近年来,随着国民经济飞速发展,各行业对人员和物资运输的需求迅速成长,包括水运在内的交通运输事业蓬勃发展。为满足大推力需求,同时减小螺旋桨上脉动压力,大型船舶多采用多桨推进系统。然而,在多桨推进系统中,随着螺旋桨数量的增加,螺旋桨之间水动力性能相互影响愈加显著。而且,相互干扰后的螺旋桨推进效率也与单个螺旋桨产生差距。为此,针对多桨推进系统表现出的水动力性能的研究,获得了国内外诸多学者和专家的关注。本文在查阅相关文献和参考前人工作的基础上,针对某船采用的多桨系统,采用数值模拟与模型水池试验相结合的方法,研究了在不同螺旋桨工作状态下多桨推进系统表现出的水动力特性。在数值模拟中,首先在CATIA中建立模型;然后使用ICEM软件划分网格,为模拟整体流场使用混合网格,螺旋桨旋转域和其他部分共同组成计算域,采用滑移网格模拟螺旋桨转动;最后在FLUENT中设置计算参数,在用户自定义函数(UDF,User Defined Function)中定义边界条件,采用VOF模型追踪自由液面,进行数值模拟。在模型水池试验中,首先在AutoCAD中绘制供模型加工使用的卡板图和下料图;其次将加工出的模型在拖曳水池中调整好吃水和姿态,进行自航试验。为此,本文做了如下工作:(1)模拟中,船舶处于前进状态,航向不发生改变。螺旋桨除正常旋转外,还可能出现脱轴和锁轴的情况。当螺旋桨处于相同工作状态时,工况的航速随着螺旋桨转速增加而增大。在数值模拟中,首先选择相同工作状态的螺旋桨,改变航速或螺旋桨转速,研究多桨推进系统水动力性能的变化。然后选择相同转速的螺旋桨,改变螺旋桨的工作状态,研究多桨推进系统水动力性能的变化。(2)模拟中,船舶处于前进状态,航向发生改变,舵上均有一个舵角。螺旋桨存在正常旋转、脱轴和锁轴的工作状态。在数值模拟中,选择相同工作状态的螺旋桨,改变舵角,研究多桨推进系统水动力性能的变化。(3)工程实践中,船舶应尽可能避免发生脱轴和锁轴;发生脱轴后,可以使用锁轴替代脱轴;发生脱轴后,船舶应降低航速,减小随动螺旋桨上推力波动和扭矩波动;此外,还可以通过打舵来降低随动螺旋桨上推力波动和扭矩波动。