空化是一种液体中特有的复杂物理现象。对于行进中的船舶来说,螺旋桨旋转工作产生的空化几乎不可避免。同时,空化对螺旋桨的推进效率有着极大的负面影响,尤其是梢涡空化会对船尾产生激振作用,显著地增加船尾振动和噪声辐射。然而目前为止,对空化以及梢涡空化的研究尚不充分,尤其是数值研究方面。本文将通过对螺旋桨空化以及梢涡空化的数值模拟,研究空化对螺旋桨水动力性能、激振力及噪声特性的影响。梢涡空化的数值模拟是本文研究的重点与难点。本文基于通用CFD软件平台FLUENT进行螺旋桨的流场和声场数值模拟。在对螺旋桨敞水计算得到其梢涡泄出角度与方位后,对梢涡区域网格进行加密处理,然后采用Zwart-Gerber-Belamri空化模型对螺旋桨空化以及梢涡空化进行数值模拟。首先对匀流下的螺旋桨空化进行定常数值模拟,对比分析螺旋桨梢涡区域网格加密前后对螺旋桨空化以及梢涡空化模拟结果的影响,证明采用梢涡加密网格进行计算能更有效地捕捉梢涡空泡的泄出现象。之后对斜流下的螺旋桨空化进行非定常数值模拟,分别采用RANS与DDES两种湍流模拟方法进行计算,对空化结果与压力脉动结果进行计算与试验对比分析,证明DDES方法具有一定优势。最后,本文研究了空化对螺旋桨噪声特性的影响。采用FW-H声学模型,在成功模拟出非定常压力脉动的基础上,进行螺旋桨诱导声压脉动的研究。将得到的声压结果与通过流场计算得到的压力脉动结果进行对比分析,得出结论:采用FW-H声学模型可以合理模拟螺旋桨诱导的声压峰值,却因该模型在模拟声源近场区域声压结果的“失真”导致无法准确得出空化对近场噪声的影响。同时对螺旋桨诱发噪声进行轴向以及周向上的方位特征分析,通过比较无空化与空化的噪声结果,得出空化不仅会影响桨后辐射噪声的大小,还会改变其方向特性的结论。本文基于CFD方法,成功模拟出了螺旋桨空化以及梢涡空化,并对空化引起的螺旋桨水动力性能及噪声特性进行分析,所得结果与模型试验结果吻合良好,表明了本文提出的网格加密及湍流处理等数值方法的有效性,对于工程应用具有一定的参考意义。