船用推进器的势流计算方法
作者： 胡健常欣王超
出版社：哈尔滨工程大学出版社 2017年03月
简介：
势流理论是一种忽略流体黏性的经典理论，在船舶水动力学中有广泛的应用。基于该理论，螺旋桨的水动力计算方法已经从升力线方法、升力面方法发展到三维边界元方法。本书介绍了势流理论的基本概念，及其在船舶推进器研究中的应用。全书内容包括升力线方法、升力面方法及面元法的数值实现过程及其在螺旋桨定常水动力性能、非定常水动力性能、空泡性能及螺旋桨设计中的应用。本书还对吊舱推进器、导管桨等特殊类型推进器的水动力性能进行了研究。
本书适合作为工科及理科高等院校高年级本科生、研究生的教材，也适合作为教师和广大科技工作者从事科学研究的参考书。
【前言】
船用推进器能够吸收主机功率并将其部分转换成有用功，推动船舶航行，是舰船的主要构成部分之一。当船舶推进器运转时，推进器所受到的流体反作用力是船舶推进力的主要来源，因此研究船舶推进器的水动力性能时，首要考虑的因素是流体力学问题。该问题主要可以用势流理论和黏流理论解决。势流理论忽略了流体的黏性，从而将复杂的Navier-Stokes方程简化为拉普拉斯方程，附加一定的边界条件，能够得到势流问题的唯一解。相比于黏流理论，用势流理论解决船舶推进的水动力学的特点在于算法简单可靠且易于编程。利用势流理论解决船舶推进器水动力学的合理性还在于其尺寸相对较小，同时又以非常高的转速运转，此时的雷诺数足够大，以至于我们可以忽略流体的黏性。本书详细阐述了势流理论的基本概念，探讨了船舶推进器的水动力学模型，介绍了求解积分方程的数值离散方法，探讨了用势流理论解决船舶推进器水动力学问题的基本思路。
本书以理想流体假设为前提，专注于利用势流理论解决船舶推进器水动力学问题的数值计算方法。全书分为11章：第1章对船舶推进器水动力学问题进行定义和分类，并系统介绍了国内外研究现状；第2章介绍升力线理论；第3章讨论升力面理论；第4章讨论面元法在推进器水动力性能中的应用；第5章分析推进器的非定常水动力性能；第6章分析螺旋桨的载荷噪声；第7章讨论螺旋桨的空泡问题；第8章讨论空泡噪声问题；第9章讨论螺旋桨的设计问题；第10章讨论吊舱推进器的水动力学问题；第11章讨论导管桨的水动力学问题。本书着重讲解了船舶推进器水动力学问题的数值实现过程，为希望在此领域学习的学生提供了一个详细的参考资料。本书既可作为研究生相应课程的教材，又可作为本科生相关教材的参考资料，还可为从事船舶与海洋工程相关专业工作的科技人员提供一些参考。本书第4、5、6、7、8、10、11章由胡健编著，第1、2章由常欣编著，第3、9章由王超编著。
另外需要指出的是船舶推进器的水动力学问题十分庞大，涉及很多复杂物理现象，例如其中我们最为关注的是空泡噪声和螺旋桨设计问题。本书仅给出了解决这些问题的基本思路，具体的数值计算过程目前尚不成熟，在很大程度上依赖于水动力实验结果。这些问题非常值得我们进一步地深入探讨。
本书的出版获得了工信部“高效混合对转推进系统及节能装置示范应用开发”项目和国家自然科学基金（Nos.51579052，11302057，11102048）的支持。由于作者水平有限，加之撰写时间紧迫，书中定有不当之处，敬请读者批评指正。
