尺度效应广泛存在于船舶与海洋工程的研究中,螺旋桨-舵耦合作用过程中的尺度效应会导致研究结果出现偏差,导致研究结果的可靠性下降,因此有必要就螺旋桨-舵耦合作用过程中的尺度效应展开研究。本文针对螺旋桨-舵耦合作用中的尺度效应展开研究,使用数值模拟方法对不同尺度和相似条件下螺旋桨-舵耦合作用中的水动力性能、流场压力分布、舵表面脉动压力展开研究,本研究的目的在于通过开展不同相似条件下的螺旋桨尾涡和螺旋桨-舵耦合作用研究,得到不同相似条件下水动力性能系数、舵表面脉动压力与尺度的关系。首先在充分的收敛性分析的基础上对单桨叶INSEAN E779A螺旋桨的水动力性能、螺旋桨后方流场参数、螺旋桨梢涡截面等参数展开研究,数值模拟在雷诺数不相等、雷诺数相等两个不同的相似条件下展开,结果表明:在雷诺数不相等时,随着尺度的增加,螺旋桨的推力系数和效率会不断增加直至达到临界雷诺数之后几乎不再改变,但是当雷诺数相等时,尺度对螺旋桨各项水动力系数的影响非常微弱。不同相似条件下螺旋桨梢涡截面的相对尺寸均随着尺度的增加而先增加后减小,且螺旋桨尾涡和流场压力分布与尺度之间的关系与相似条件无关。分析不同尺度和不同相似条件下的单桨叶INSEAN E779A螺旋桨与NACA0020舵的耦合作用,分析同样在收敛性分析的基础上展开,并将不同尺度和相似条件下的结果与基准结果进行比较,数值模拟在四个尺度和雷诺数不相等、雷诺数相等和傅汝德数相等三个相似条件下展开,结果表明随着尺度的增加,雷诺数不相似相等下的螺旋桨推力系数不断增大,而扭矩系数和舵阻力系数则不断减小,但舵前缘位置的流场压力分布和舵侧面的压力分布在不同尺度和相似条件下表现为非常接近,当数值模拟的雷诺数超过临界雷诺数时,尺度对水动力系数的影响逐渐减弱。对不同尺度和相似条件下的螺旋桨梢涡引起的舵表面脉动压力的时间平均值、频域特征进行研究,并使用舵表面上脉动压力的频域特征对不同尺度下的螺旋桨梢涡在舵上的错位现象进行分析,结果表明,位于梢涡流经区域的舵表面压力主要在叶频上波动,这一现象在不同的相似条件下均与尺度无关。雷诺数不相等时,梢涡与舵碰撞的压力面上的脉动压力波动幅值会随着尺度的增加而增加。梢涡在舵上的错位现象在较小的尺度下不明显,但是当超过临界雷诺数时,不同尺度下的错位程度是接近的。本文对不同相似条件下,螺旋桨和舵的水动力系数、流场压力分布、涡致舵表面脉动压力、螺旋桨梢涡在舵上的错位程度与尺度的关系进行了分析,对尺度效应、桨舵干扰等问题的研究具有重要意义。