近年来,随着现代探测设备和各种水下武器向着高精度、远距离方向发展,舰船的生存和战斗能力受到了严重威胁。为减小舰船被对方声纳发现的概率,就必须尽可能降低舰船的噪声源,舰船在高速航行的过程中,会在螺旋桨桨叶表面产生空泡现象,且随着空泡的发展,空泡噪声是舰船总噪声的最主要噪声源,这大大降低了水下舰船的隐蔽性能,为此,人们一直在不断寻找改进螺旋桨空泡噪声性能的方法。相比于传统的金属材料螺旋桨,复合材料螺旋桨有着易成型、耐腐蚀、重量轻、阻尼高等独特的优势。复合材料独特的可设计性,一方面可以改善螺旋桨水动力性能,另一方面可以推迟螺旋桨的空化起始速度,这将有利于减少空泡损伤、降低空泡噪声。因此,开展复合材料螺旋桨空泡及空泡噪声性能的相关研究具有很重要的意义。基于以上研究背景,本课题针对通用桨型DTMB4381螺旋桨,运用CFD方法、有限元方法与计算声学方法相结合,利用拖曳实验中得到的非均匀伴流图,对处于非均匀伴流场下复合材料螺旋桨的空泡及空泡噪声性能进行了相关研究,并与金属材料螺旋桨空泡及空泡噪声计算结果进行对比,具体的研究内容如下:通过研究计算流体力学方法与空化理论,分析声学计算方法,明确适合于复合材料螺旋桨的空化数值模拟计算思路,确定复合材料螺旋桨空化噪声的计算方法,为后续研究提供基础。首先基于已有的螺旋桨几何模型,对螺旋桨在不同工况下的水动力性能进行计算。在有限元软件中进行水动力模型的创建,然后采用基于Mosaic技术的Poly方法完成旋转域网格的划分,利用重叠网格技术完成与外流场网格的连接。结合CFD计算方法,计算在不同工况下的螺旋桨水动力性能,验证了网格无关性。最后依据水动力性能计算结果,与相关文献中实验结果进行对比,验证了有限元分析方法的正确性。针对处于非均匀伴流场下复合材料螺旋桨,计算了不同进速系数和不同空泡数下的空泡性能,研究了不同迭代时间下螺旋桨桨叶表面空泡面积以及空泡形态的变化情况,分析了非均匀伴流对于螺旋桨空泡性能的影响,并与相同计算条件下的金属材料螺旋桨计算结果进行对比。最后,对复合材料螺旋桨空泡产生前后的水动力性能进行了计算,探究了空泡的产生对于螺旋桨的水动力性能的影响。基于复合材料螺旋桨空泡性能计算结果,结合计算声学分析方法,对不同进速系数下的复合材料螺旋桨空泡噪声性能进行研究,对比在不同监测位置处空泡噪声大小,分析影响螺旋桨噪声的因素,然后与相同条件下的金属材料螺旋桨计算结果进行对比,获得复合材料螺旋桨的空泡噪声特性。