随着现代船舶高机动性能要求的提高,螺旋桨实际承受的轴承力和艉轴承载荷与设计工况相差巨大。在船舶实际航行过程中,不同工况下螺旋桨水动力的剧烈波动是引起艉轴承过载产生高温磨损现象的重要原因之一。为解决船舶艉轴承高温磨损这一问题,本文以某64000DWT散货轮为研究对象,基于CFD方法应用Realizablek-ε湍流模型,通过建立船体、螺旋桨与舵的三维实体模型,考虑在船—桨—舵系统相互作用条件下直航工况与不同舵角转舵工况的螺旋桨水动力变化,并进一步分析螺旋桨水动力变化对船舶艉轴承载荷、轴承油膜压力分布与轴系状态的影响。首先,根据研究对象的物理特性,划分单桨与舵前桨的流体计算域,并基于FLUENT软件中Realizable k-ε湍流模型采用定常分析方法对螺旋桨水动力进行数值模拟仿真计算,通过比较在直航工况条件下单桨与舵前桨的速度场、压力场与螺旋桨推力系数性征曲线,分析舵的存在对螺旋桨载荷与推进特性的影响。结果表明,在直航工况条件下舵的存在对螺旋桨水动力性能具有一定的积极影响。其次,为研究考虑船桨舵系统相互作用条件下不同工况的螺旋桨水动力变化,基于多重参考系模型建立完整的船桨舵模型,划分螺旋桨旋转域和船体附近静水域,通过对船尾伴流场模拟仿真,比较直航工况和转舵工况下螺旋桨速度场、压力场与推力系数的变化,研究不同进速系数、不同舵角对螺旋桨推力、水平横向力与横向弯矩以及垂向力与垂向弯矩的影响。结果表明,随着进速系数的增加,螺旋桨推力有所增加,但推力系数逐渐降低;随着舵角的增大,推力系数无明显变化,但舵角对螺旋桨水平横向力与横向弯矩、垂向力与垂向弯矩影响十分显著,其中垂向力与力矩的方向甚至发生了改变。最后,基于轴系动态校中及轴承油膜计算理论,根据在船桨舵系统下螺旋桨水动力变化的分析结果,应用Ansys软件将不同工况下的螺旋桨水动力作为输入参数带入校中方程进行动态校中计算,并将有限元法与传统传递矩阵法的计算结果进行了对比,验证了模型和算法的正确性;又以动态校中后艉轴承支反力、合成角的计算结果作为输入参数带入Reynolds方程求解轴承油膜厚度以及压力分布,并对直航工况与转舵工况下的计算结果进行分析比较,结果表明不同工况下螺旋桨水动力对艉轴承负荷分布和油膜润滑影响具有明显的差异。