螺旋桨是最常用的一种船用推进装置,随着各国对海洋运输和海洋资源开发越来越重视,各种高新技术船型不断涌现,对螺旋桨进行相关的研究是十分必要的。随着计算机技术的发展,螺旋桨的相关计算更多地采用了数值模拟的方法。本文就是在这样的大背景下开展的,主要对CFD方法计算螺旋桨的敞水性能方法进行研究并结合螺旋桨水池试验验证方法的有效性,并对斜流中的螺旋桨敞水性能的变化规律进行了研究;采用有限元的方法基于裂纹扩展理论对螺旋桨疲劳寿命预报方法进行研究。本文首先对某型螺旋桨进行了敞水试验的数值模拟方法研究,比较了standard k-ε、RNG k-ε、SST k-ω3种湍流模型的计算精度,得到了相对最好的湍流模型SST k-ω,并且结合螺旋桨水池敞水试验结果验证了计算方法的准确性。由于当螺旋桨在实际应用中必然有时会处于斜流状态中,因此本文基于前面研究的方法,对斜流中的螺旋桨敞水性能的进行了数值模拟计算。通过对不同斜流角下螺旋桨敞水性能的对比发现,在斜流角较小时可以忽略其影响,然而斜流角在8°时影响便不可忽视,而当斜流角继续增加时,螺旋桨的效率下降可以超过三分之一,而螺旋桨转矩的增大会带来安全上的问题。因此对于一些本身设计时与来流有角度的螺旋桨必须将斜流的影响考虑进去。由于螺旋桨的使用周期长、尺寸大、工作环境特殊,因此很难通过实验的方法进行螺旋桨寿命的测试预报研究。一些螺旋桨断裂事故表明,裂纹失效会导致的螺旋桨寿命低于预期,螺旋桨应力远低于材料的屈服应力,这使通过裂纹扩展理论的数值模拟来估算螺旋桨的寿命成为可能。基于此,本文对基于裂纹扩展方法预测螺旋桨的疲劳寿命进行了研究,通过计算螺旋桨表面裂纹的应力强度因子来判断裂纹是否扩展,根据paris公式预测裂纹扩展形状,最终估算出螺旋桨疲劳寿命。通过改变裂纹位置、长度、螺旋桨转速,探究了这些参数对螺旋桨寿命的具体影响。结果表明:初始裂纹越长、越靠近螺旋桨0.3r处、螺旋桨转速越快时,螺旋桨的疲劳寿命就越低。