對轉導管螺旋槳的水動力設計與分析

周軍偉，倪豪良

(哈爾濱工業大學(威海)船舶與海洋工程學院，山東 威海264209)

0 引 言

為適應高速、高推力情況對船舶推進器性能的要求，采用對轉螺旋槳是一種選擇，這是因為對轉螺旋槳能夠減小甚至消除尾流中的旋流，提高推力系數;采用導管螺旋槳是另外一種選擇，它同時具有高效率、高推力和低噪音的優點。結合對轉螺旋槳和導管螺旋槳的特點，可以構造出對轉導管螺旋槳，有可能進一步提高推進器的性能。

對轉螺旋槳的結構相比傳統螺旋槳要復雜的多，其結構形式主要有套軸結構、吊艙結構與雙驅動結構形式［1］。這3 種結構都能夠與導管配合，構成對轉導管螺旋槳，如圖1所示。隨著葉環電力驅動導管螺旋槳技術的發展［2－5］，對轉導管螺旋槳的結構能夠變得更為簡單，也使船舶采用對轉導管螺旋槳作為推進器逐漸成為可能。

圖1 對轉導管螺旋槳的幾種可行的結構形式Fig.1 Several feasible structures of contra-rotating ducted propeller

水動力設計是對轉導管螺旋槳設計中的關鍵問題之一。雖然以往也有許多針對對轉螺旋槳水動力性能的 研究，如Yang與Davide 等［7－8］基于升力面法對對轉螺旋槳的定常性能預報，Zhang與王展智等［9－10］對對轉螺旋槳流場的CFD 模擬，但仍然沒有一個較為方便的對轉螺旋槳水動力設計方法，就更不要提對轉導管螺旋槳的水動力設計了。

本文基于葉柵理論提出一種對轉導管螺旋槳中對轉轉子的設計方法，并基于現有的Ka4－55 系列螺旋槳設計1 部對轉導管螺旋槳。其導管在現有的19A 導管翼型上略做改動，以滿足對轉轉子對導管長度的要求。……