船舶的推进系统经过多年的发展,逐步出现了多种新型的水下推进器,其中,电力推进方式作为全船电气化要重点解决的问题之一,更是成为了热门的研究方向。叶环电驱桨是一种将永磁电机集成安装在导管桨的导管中的新型电力水下推进器,采用桨叶和电机转子一体化结构——叶环,来驱动螺旋桨工作,无需传统的轴系连接,通过海水进行水润滑和冷却。结构紧凑、振动和噪声小、功率密度高、布置灵活等优点决定叶环电驱桨成为水下推进器的研究热点。本文提出了一种新的适用于叶环电驱桨的桨叶厚度分布设计方法——反厚度规律设计法,设计了反厚度规律桨,并且采用ANSYS-CFX以及WORKBENCH平台,基于求解RANS的方法和Lowson方法对基准桨和反厚度规律桨的水动力性能、强度、空化和噪声性能进行了预报和分析,验证了反厚度规律桨叶环电驱桨有更优越的综合性能。具体研究内容如下:首先,研究了导管与叶环间隙、导管形状对叶环电驱桨的影响,发现叶环间隙为1mm时,叶环电驱桨的水动力性能较好。选取四种导管形状进行计算,对比结果发现,导管前缘和尾缘形状分别对桨叶、导管推力特性影响较大。导管尾缘上部曲线下垂形式能提升叶环电驱桨性能。其次,提出反厚度规律设计法,基于Ka4-50桨设计了反厚度规律桨,并对其做无轴化处理,得到有轮轴和无轮轴反厚度规律桨叶,对三种桨进行水动力分析和不同支撑方式对强度影响研究。结果表明:无轮轴反厚度规律桨的推力和扭矩均为最大,敞水效率也最高。叶环支撑方式下的反厚度规律桨可以有效地提高叶环电驱桨的强度性能,无轮轴反厚度规律桨最大变形区域更小,有着较为优越的强度性能。再次,对不同桨叶的空化性能进行了计算,从空泡分布情况和空化推力特性对比发现,无轮轴反厚度规律桨下叶环电驱桨空泡分布情况更好,由于没有轮毂涡,传递涡量较少,耗散能量少,产生更大的推力,得到更好的空化性能。最后,对三种桨叶下叶环电驱桨无空化噪声进行计算预报,从最大推力点、最高效率点、载荷噪声与厚度噪声对比以及声压级指向性进行噪声性能分析,发现无轮轴反厚度规律桨的总声压级和声功率级最小;载荷噪声对总声压级占主要贡献,而反厚度规律桨的载荷噪声要更小。总声压级整体形状呈“8”字形,桨轴方向最大,无轮轴反厚度规律桨总声压级在任意方向均最小,其无空化噪声性能更为优越。从数值计算的结果来看,本文提出的反厚度规律设计法可以有效的提升叶环电驱桨的水动力性能、强度、空化和噪声性能。