螺旋桨在实际运行时,船尾非均匀流场在螺旋桨表面作用的非定常脉动力会使螺旋桨发生较强振动,并产生较大噪声,严重影响舰船各方面性能。为研究弹性桨在非均匀来流中的振动响应特性,基于CFD/FEM双向流固耦合方法,考虑到船尾伴流场的影响进行仿真研究。通过总结螺旋桨水动力和振动响应相关研究方法,针对弹性桨在流场中的振动响应问题,提出了采用CFD/FEM流固耦合数值方法结合ANSYS＿Workbench仿真平台的CFX-Transient Structural耦合模块展开相关研究的方案。首先,研究总结了弹性旋转结构CFD/FEM双向流固耦合数值计算的方法和仿真技巧,包括仿真模型的建立方案、网格划分的方法、耦合求解器的设置技巧以流场湍流模型的选取,并确定采用SST k-ω湍流模型进行流场仿真。然后以MAU型四叶螺旋桨为对象,通过流固耦合仿真研究桨叶弹性对螺旋桨性能的影响。首先对螺旋桨干湿模态进行了仿真,螺旋桨湿模态较干模态频率下降较大,但振型相似;弹性桨耦合水动力推力和扭矩与试验值误差较刚性桨误差分别从4.09%和9.28%降低到2.81%和4.09%,表明耦合仿真水动力性能预报更准确;桨叶弹性对桨叶表面压强分布影响较小,但考虑弹性带来的结构响应不可忽略;研究进一步分析了桨叶位移响应,响应幅频曲线峰值与螺旋桨湿模态固有频率对比发现,该型螺旋桨在一阶固有频率处振动响应较大。最后以E1619型七叶大侧斜桨为对象,研究非均匀伴流场对大侧斜桨的振动响应影响。研究选取了“十字”型伴流场和“牛角”型伴流场进行大侧斜桨流固耦合仿真,由于不同类型伴流场对称性不同,螺旋桨脉动力和结构响应中轴、叶频及其倍频呈现不同的幅值高低特征;非均匀伴流中螺旋桨位移响应除叶频和轴频相关响应外,在低阶固有频率处也有较明显振动响应。通过对“牛角”型伴流场刚性桨和弹性桨模型的脉动激励对比发现,考虑耦合效应的弹性桨脉动力低频线谱峰与刚性桨模型相比,除轴频叶频相关线谱峰外,还有刚性桨模型激励中没有的低频弹性线谱峰(一阶固有频率峰),此外,桨叶弹性与非定常湍流作用产生的低频宽带力较刚性桨模型提高一个量级。研究还分析了不同伴流场的流场速度分布特征,尤其是叶梢高流速区域流场分布特征。