船舶作为航运业中的运载量最大的交通工具,其航行性能与营运成本一直受到国际社会的广泛关注,而船舶动力的推进系统不仅对航行性能产生重大影响,而且也与营运经济性密切相关。随着现代船舶性能标准的逐渐提高,吊舱推进器作为新型的推进系统之一,凭借其特性和出色的表现在商业领域获得了较大的成功。吊舱推进器的推进形式完全不同于传统的螺旋桨,吊舱推进器集船舶推进和操纵装置为一体,可做360°旋转,在任意方向上提供最大推力。但由于吊舱的存在,一定程度上改变了螺旋桨原本的尾流情况,尾流和吊舱之间的相互作用更是影响了推进器的整体性能。因此进行吊舱推进器水动力特性分析与节能装置设计,对改善船舶的推进性能及操纵性具有重要意义,也能够为工程实际中吊舱推进器的设计与优化提供一定的参考意义。基于FINE/Marine软件对吊舱推进器进行实尺度的数值模拟,着重考虑了吊舱推进器的支架型式和节能装置对其水动力性能的影响,主要的研究工作和分析结果如下:(1)吊舱推进器敞水性能数值算法验证。对加拿大纽芬兰纪念大学(MUN)海洋工程研究中心(OERC)和加拿大国家海洋技术研究所(IOT)共同设计的吊舱推进器模型进行数值模拟,将计算结果与试验值对比。结果表明,螺旋桨推力系数和扭矩系数的最大误差仅为3.63%和2.06%,推进器整体推力系数误差也都小于5.5%。因此,本文所用的数值计算方法能较准确的模拟吊舱推进器的水动力性能。(2)吊舱推进器水动力特性研究。分别计算裸桨和吊舱推进器在敞水情况下的水动力性能,对目标吊舱推进器的水动力特性及吊舱周围流场情况进行详细分析。在常用的进速系数范围内(J=0.3~0.7),分析吊舱的存在对螺旋桨的影响,螺旋桨尾流对吊舱的影响以及吊舱周围流场速度、涡的分布情况。(3)吊舱推进器支架外型优选。根据市面上已有的吊舱推进器产品,建立四种吊舱推进器计算模型,综合考虑吊舱阻力、吊舱侧向力、螺旋桨推力、螺旋桨扭矩这四个主要因素,运用模糊综合评价法建立吊舱推进器水动力性能评价数学模型,对设计工况下(J=0.7)的四种不同支架型式吊舱推进器进行评价,选出C2为最优的支架型式。(4)吊舱推进器节能装置设计。以回收利用吊舱周围螺旋桨尾流中的旋转能量为出发点,对吊舱节能装置进行设计。根据少量已有的研究结果和对吊舱推进器的流场分析结果,在舱体中部,设计两个推力鳍;在吊舱尾部,设计一个十字型尾鳍,作为节能装置。分别探讨推力鳍的展长、周向位置和初始攻角以及尾鳍的展长这些几何参数对吊舱水动力性能的影响。最后设计不同的组合鳍方案,与无鳍吊舱推进器进行对比,结果表明,在设计工况下,设置组合鳍的吊舱推进器推进效率可以提升2.77%,且侧向力几乎为零。