潜艇在军用舰艇中有着举足轻重的地位,是各国海军发展的重点。其最大优点是高隐蔽性、灵活机动、大自给力,能长期潜伏在水下,适合对敌军的突袭。潜艇由于其外形的独特性,在其前行时,其周围分布着不均匀流场。探究不均匀流场对于减小艇体阻力,提升潜艇的推进效率,使潜艇平稳航行具有重要意义。同时,不均匀流场会在其尾部的螺旋桨桨叶表面会产生非定常作用力,从而影响螺旋桨的水动力性能。螺旋桨在流体和潜艇的综合作用下,会在桨叶表面形成波动的压力分布,从而引起桨叶的振动,甚至使桨叶发生周期性变形。螺旋桨和潜艇的相互作用,加上流场对二者的作用,可以产生辐射噪声;桨叶的周期性变形又会成为螺旋桨结构噪声的主要来源。所以,对潜艇和螺旋桨耦合模型的流场、振动和噪声特性的研究,是潜艇和螺旋桨的设计与制造中的关键环节。本文致力于开展基于数值模拟的潜艇-螺旋桨流场、振动、噪声研究,为潜艇和螺旋桨的优化设计、改善其振动噪声性能提供数据参考。首先,对DTMB 4383螺旋桨进行建模、网格划分与敞水性能仿真,作为后续研究的基础。其次,对DARPA SUBOFF潜艇的自航特性进行仿真,研究潜艇-螺旋桨耦合模型的流场和动力学特性。然后,将螺旋桨视为弹性体,以流场计算结果为输入,完成了螺旋桨的单向流固耦合计算。最后,以流场和流固耦合计算的结果为输入,计算了潜艇和螺旋桨的辐射噪声和弹性螺旋桨的结构噪声。结果表明:潜艇和螺旋桨的网格划分满足计算精度要求,螺旋桨的敞水性能仿真结果与试验结果接近;潜艇的指挥台和十字舵在潜艇周围产生了不均匀流场,对螺旋桨的水动力性能产生重要影响;弹性桨叶在流场的作用下,产生周期性振动变形;刚性和弹性螺旋桨在动力学和噪声性能上存在很大区别;潜艇在水下航行时,潜艇和螺旋桨的辐射噪声以及弹性螺旋桨的结构噪声主要成分集中在低频段,其低频综合噪声通常维持在110~130 dB,而中高频综合噪声通常维持在90~110 dB。