浅谈船舶螺旋桨的设计..
螺旋桨设计
螺旋桨设计
螺旋桨设计是指为飞行器、舰船等设备设计合适的螺旋桨
形状和尺寸。
螺旋桨的设计需要考虑多个因素，包括推力、效率、噪音和振动等。
在螺旋桨设计中，最重要的因素是效率和推力。
效率是指
螺旋桨转化输入的动力到产生推力的比例。
为了优化效率，需要设计合适的桨叶形状、桨叶数量和桨叶尺寸。
通常，
较大的桨叶和更多的桨叶会产生更大的推力，但也会增加
飞行器的重量和阻力。
因此，设计过程需要找到最佳的平
衡点。
此外，噪音和振动也是螺旋桨设计中需要考虑的因素。
螺
旋桨的运转会产生噪音和振动，特别是在高速运转时。
为
了减少这些问题，需要优化桨叶的轮廓形状和间距。
减少
振动不仅可以提高乘坐舒适度，还可以减少机身和附件的
磨损。
螺旋桨的设计是一个复杂的工程问题，需要使用数值模拟
和实验验证。
现代设计工具和计算机技术使得螺旋桨的设
计更加精确和高效。
此外，材料选择和加工工艺也对螺旋
桨的性能和寿命有重要影响。
总的来说，螺旋桨设计需要综合考虑多个因素，包括推力、效率、噪音和振动等。
通过合理的设计和优化，可以实现
更高的效率和更好的性能。
船用螺旋桨设计与优化技术研究
船用螺旋桨设计与优化技术研究船用螺旋桨的设计与优化技术是船舶工程领域中的重要研究内容。
船用螺旋桨是推动船舶前进的关键设备，其设计的好坏直接影响到船舶的航行性能和能源消耗。
本文将从螺旋桨设计的基本原理、设计过程以及优化技术等方面进行详细阐述。
一、螺旋桨设计的基本原理船用螺旋桨的基本原理是通过螺旋桨叶片的转动产生的水流与船体相互作用，产生推力将船体推动前进。
根据流体动力学原理，螺旋桨的叶片设计应满足最大化推力、最小化振动和噪声以及最高效能的要求。
螺旋桨一般由叶片、母体以及杆连接组成。
叶片的设计关键包括叶型的选择、叶片的几何参数（如子翼比、展弦比等）、叶片面积分布等。
母体的设计关键包括母体的形状和强度。
杆的设计关键是杆的直径和材料的选择。
二、螺旋桨设计的基本过程螺旋桨的设计过程包括初步设计、中间设计和最终设计三个阶段。
1. 初步设计阶段：根据船舶的工况要求和基本参数，确定螺旋桨的直径、叶片数、种类以及安装位置。
同时，进行一些基本的叶片几何参数的估算，如叶片的展弦比、子翼比、弯曲强度等。
2. 中间设计阶段：根据初步设计结果，通过一系列的流场计算和性能试验来进一步优化螺旋桨的叶片几何参数。
此阶段的重点是确定叶片的几何参数，如叶片的弯曲角、扭曲角以及叶片的厚度分布等。
3. 最终设计阶段：根据中间设计结果，进行最终的螺旋桨设计，包括叶片的细化设计、母体的优化和杆的设计等。
在此阶段，通常需要进行大量的流场计算和模型试验来验证和优化设计结果。
三、螺旋桨设计的优化技术螺旋桨的设计优化是为了在满足船舶工况要求的前提下，进一步提高推力效率和减小振动和噪声。
常用的螺旋桨设计优化技术包括参数化模型优化、流场计算优化、进化算法优化等。
1. 参数化模型优化：通过建立螺旋桨的参数化模型，将螺旋桨的几何参数与推力效率进行关联，然后利用数值方法进行优化计算，寻找使得推力效率最大化的最优参数组合。
2. 流场计算优化：运用计算流体力学（CFD）方法对螺旋桨的水流场进行数值模拟，以评估螺旋桨的性能。
船用螺旋桨的设计关键分析
船用螺旋桨的设计关键分析船、机、桨系统中，船体是能量的需求者，主机是能量的发生器，螺旋桨是能量转换装置，三者之间是相互紧密联系的，但同时又要遵从各自的变化特性。
1.螺旋桨民用船使用的图谱桨，一般以荷兰的B型桨和日本的AU桨为主。
AU桨为等螺距桨、叶切面为机翼型；B型桨根部叶切面为机翼型、梢部为弓形，除四叶桨0.6R至叶根处为线性变螺距外，其余均为等螺距，桨叶有15°的后倾。
为便于设计方便，由．KT、KQ——J敞水性征曲线图转换为BP一δ图谱。
桨与船体各自在水中运动时，都会形成一个水流场。
水流场与桨的敞水工作性能和船的阻力性能密切相关。
当桨在船后运动时，2个原本独立的水流场必然会相互作用、相互影响。
船体对螺旋桨的影响体现在2个方面：（1）伴流。
由于船尾部螺旋桨桨盘处因水的粘性等因素作用，形成一股向前方向的伴流，使得螺旋桨的进速小于船速。
（2）伴流的不均匀性。
船后桨在整个桨盘面上的进速不等(在实用上可取相对旋转效率为1)。
2.螺旋桨对船体的影响由于螺旋桨对水流的抽吸作用，造成桨盘处的水流加速，由伯努利定律可知，同一根流线上，水质点速度加快，必然会导致压力下降，从而造成船的粘压阻力增加。
也就是桨产生的推一部分用于克服船体产生的附加阻力。
如果用伴流分数ω表征伴流与船速的比值，用推力减额t表征船体附加阻力与船体自身阻力的比值。
那么，敞水桨与船后桨的差别就在于一个船身效率(1一t)／(1一ω)从中可以看出，伴流分数ω越大、推力减额t越小，则船身效率越高。
从螺旋桨图谱可以看出，横坐标的参数为√BP或BP。
BP称为收到功率系数(或称为载荷系数)，其值为：BP=NPD0.5 /VA2.5式中：N为螺旋桨转速；PD为螺旋桨敞水收到功率；VA为螺旋桨进速。
BP值越小，对应的螺旋桨敞水效率越高；反之，则螺旋桨效率越低。
从个体因素来讲，N值和PD0.5 /VA2.5值越小，BP 值就越小。
PD和VA参数有联动关系，在相对低速的范围内，PD值变大、BP值变小；在相对高速的范围内，PD值变大、BP值也变大。
浅谈船舶螺旋桨的设计
浅谈船舶螺旋桨的设计目录目录 (1)2 摘要 ......................................................关键词 (2)引言 (2)1结构与计算要素 ..........................................1.1结构组成 ............................................1.2计算要素 ............................................2项目设计过程及结果与分析 ................................2.1船体估算数据 .......................................2.2螺旋桨要素选取及结果与分析 ..........................2.3推力曲线及自由航行计算及结果与分析 ..................2.4计算总结 ............................................2.5螺旋桨模型的敞水实验 ................................3螺旋桨设计的发展 .......................................3.1节能减排促使螺旋桨加快创新 .........................结束语 ...................................................3 3 3 5 6 6 7 9 9 11 111314 14 14参考文献 ................................................. 致谢 ..................................................... 附录 .....................................................摘要螺旋桨是造船行业必备的推进部件，它的设计精度将直接影响船的推进速度，它为船的前进提供的推力。
cssrc商用船舶螺旋桨设计和空泡试验总结
cssrc商用船舶螺旋桨设计和空泡试验总结cssrc商用船舶螺旋桨设计和空泡试验总结一、CSSRC 商用船舶螺旋桨设计总结1. 螺旋桨的参数选择螺旋桨的参数选择是根据船舶的具体要求，结合船舶的实际功率与转速，以及船舶在不同工况下的最大和最小转速来进行确定的。
2. 螺旋桨的形状设计商用船舶螺旋桨的形状设计采用了常规的四叶片螺旋桨，每一叶片的设计以满足商用船舶的使用要求为主，并考虑到船舶的航行安全。
螺旋桨的形状设计主要考虑到桨叶前缘角度、桨叶后缘角度、桨叶斜投角度、桨叶厚度以及桨叶的起翼等参数的设计。
3. 桨架设计桨架设计主要考虑到桨架的结构强度、桨架的刚度以及桨架的寿命。
桨架的设计也要考虑到船舶航行过程中可能出现的不同情况，以达到满足船舶航行安全的要求。
4. 螺旋桨的安装螺旋桨的安装需要按照螺旋桨设计参数所示的安装要求进行安装，以保证螺旋桨的正常使用。
二、CSSRC 空泡试验总结1. 空泡试验背景CSSRC空泡试验是为了研究船舶在不同的水流条件下的推进性能，以及船舶在不同的工况下所产生的水动力特性，进而检验船舶螺旋桨的设计参数是否符合要求。
2. 试验方法CSSRC空泡试验的试验方法主要分为实验船舶的试航、螺旋桨的水动力测试、空泡试验以及推进性能测试。
(1) 实验船舶的试航：实验船舶在航行中，以不同的船速，航行不同的航段，以确定船舶在不同航段时的功率和转速。
(2) 螺旋桨的水动力测试：在实验船舶航行过程中，测量螺旋桨的水动力，以验证螺旋桨的设计参数是否正确。
(3) 空泡试验：在实验船舶航行过程中，测量不同的水流状态下的推进性能，以研究船舶在不同水流情况下的推进性能。
(4) 推进性能测试：在实验船舶航行过程中，测量船舶在不同工况下的推进性能，包括船舶的推进性能、功率曲线、推进效率和节油效率等参数。
3. 试验结果经过CSSRC空泡试验，取得了较为准确的结果，证明了船舶在不同的水流情况下的推进性能，以及螺旋桨的设计参数是否正确，为船舶的推进性能的优化提供了有效的数据和参考。
螺旋桨设计(内河货船)解析
6螺旋桨设计及航速预报螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要组成部分。
在船舶型线初步设计完成后，通过有效马力的估算，得出该船的有效马力曲线。
在此基础上要求我们设计一个效率最佳的螺旋桨。
既能达到预定的航速，又使消耗的主机马力小；或是当主机已经选定时，要求设计一个在给定主机条件下使船舶达到最大航速的螺旋桨。
本设计采用螺旋桨图谱设计，就是根据螺旋桨模型敞水试验绘制而成的专用图谱来进行设计。
在获得设计船的有效马力曲线以后，主要分以下几步进行：1.初步设计：确定螺旋桨的最佳转速，进而确定之前选择的主机是否满足要求，通过最佳转速，求得减速比，选取合适的减速齿轮箱。
2.终结设计：确定螺旋桨的转速后，通过一系列的图谱设计计算，确定螺旋桨的直径，盘面比等尺度要素，并进行空泡校核。
3.若计算结果直径超过限制直径，则做限制直径螺旋桨。
6.1设计螺旋桨时应考虑的若干问题6.1.1螺旋桨的数目选择螺旋桨的数目应该综合考虑推进性能、振动、操纵性能及主机能力等各方面的因素。
一般来说，在总布置合理的情况下，增大螺旋桨直径可以提高敞水效率。
对于本货船，由于吃水有限制，船型选择为双尾船，采用双螺旋桨。
6.1.2 螺旋桨的桨叶数的选取叶数的选择应根据船型，吃水，推进性能，振动和空泡等多方面加以考虑。
一般认为，若螺旋桨的直径及展开面积相同，则叶数少者效率略高，叶数多者因叶栅干扰作用增大，故效率下降。
但叶数多者对减小振动有利，叶数少者对避免空泡有利。
同时，螺旋桨叶数与主机缸数不能为整倍关系，否则容易发生共振现象。
本船选用6缸主机，故采用4叶桨，避免共振。
6.1.3 设计图谱可供采用的图谱很多，对中低速船舶，通常采用MAU 系列或B 系列，其中MAU空泡性能较好。
本船采用MAU系列图谱。
6.2已知条件（1）船型参数表6.1 船型参数（2）有效马力曲线根据型线特征，本船采用爱尔法估算船舶有效功率比较合适，结果见下表：表6.2 有效马力曲线表（3）部分取值推进因子：根据船型按经验公式决定伴流分数：ω=0.55Cb-0.20=0.2186。
船用螺旋桨制作方法
船用螺旋桨制作方法船用螺旋桨是船舶的重要设备之一，它通过转动产生推力，驱动船舶前进。
下面将介绍船用螺旋桨的制作方法。
一、设计螺旋桨的几何形状设计船用螺旋桨的几何形状是制作螺旋桨的第一步。
船舶设计师需要根据船舶的需求和性能要求，确定螺旋桨的直径、螺距、叶片数等参数。
同时，考虑到船体与螺旋桨的匹配，还需要确定螺旋桨的进气角、弯曲角等参数。
二、制作螺旋桨模型制作螺旋桨的模型是制造螺旋桨的关键步骤之一。
通常，制作螺旋桨模型的方法有数控机床铣削、电解加工和3D打印等。
其中，数控机床铣削是最常用的方法之一。
制作模型时，需要根据设计要求将模型材料切割成相应的形状，然后利用数控机床进行精确铣削。
三、制造螺旋桨母模制造螺旋桨母模是制造螺旋桨的关键步骤之一。
制造螺旋桨母模的材料通常选用耐磨性好、强度高的材料，如铸铁、铸钢等。
制造螺旋桨母模时，需要根据螺旋桨的几何形状，在模具中进行铸造或锻造。
制造螺旋桨母模时，需要注意模具的精度和表面质量，以确保螺旋桨的制造质量。
四、制造螺旋桨叶片制造螺旋桨叶片是制造螺旋桨的关键步骤之一。
制造螺旋桨叶片时，通常采用模铸法或数控机床铣削法。
在模铸法中，需要将螺旋桨的几何形状制作成模具，然后将熔化的金属注入模具中，待金属凝固后取出螺旋桨叶片。
在数控机床铣削法中，需要根据螺旋桨的几何形状，在金属材料上进行精确铣削。
五、组装螺旋桨组装螺旋桨是制造螺旋桨的最后一步。
在组装螺旋桨时，需要将螺旋桨叶片与螺旋桨母模进行组装，并进行合理的校正和调整。
同时，还需要在螺旋桨的轴上安装螺旋桨叶片，并进行固定，以确保螺旋桨的稳定性和可靠性。
六、测试与调试制造完成的螺旋桨需要进行测试与调试，以确保其性能和质量符合设计要求。
测试与调试包括静态平衡试验、动态平衡试验、推力试验等。
通过这些试验，可以检验螺旋桨的平衡性、推力性能等指标是否达到设计要求。
船用螺旋桨的制作方法包括设计螺旋桨的几何形状、制作螺旋桨模型、制造螺旋桨母模、制造螺旋桨叶片、组装螺旋桨以及测试与调试。
浅谈船舶螺旋桨的设计
卷：000
期：001
页码：P.20-20
页数：1
中图分类：A
正文语种：CHI
关键词：螺旋桨;船舶
摘要：螺旋桨是船舶的重要组成部分之一，螺旋桨设计是船舶设计过程中有关船舶快速性性能设计的重要组成部分，在本设计过程中主要对螺旋桨的直径、螺距比、盘面比等因素进行研究，并通过在工作中积累的经验，设计一艘干货船的螺旋桨。
螺旋桨是船舶的重要组成部分之一螺旋桨设计是船舶设计过程中有关船舶快速性性能设计的重要组成部分在本设计过程中主要对螺旋桨的直径螺距比盘面比等因素进行研究并通过在工作中积累的经验设计一艘干货船的螺旋桨
浅谈船舶螺旋桨的设计
浅谈船舶螺旋桨的设计
作者：车冬磊;
作者机构：辽宁省营口市交通局，辽宁营口115000;
潜艇螺旋桨设计与制造技术研究
潜艇螺旋桨设计与制造技术研究一、引入潜艇是现代海军发展的重要组成部分，它以悄无声息的方式在水下活动，能够完成多种任务。
而潜艇的核心设备便是螺旋桨。
螺旋桨对潜艇的性能和机动能力有着至关重要的影响，越来越多的国家开始注重潜艇螺旋桨的研究和制造。
二、潜艇螺旋桨的作用潜艇的螺旋桨主要用于推进潜艇在水下的运动，是潜艇的核心动力设备。
一个有效的螺旋桨设计和制造可以提高潜艇的速度和机动能力，并且降低潜艇的噪音。
有些潜艇采用铅下膜技术，它们需要在保持无声的同时保证一定速度，这就需要螺旋桨具有高效的推进力和噪音降低的效果。
而潜艇的螺旋桨还可以根据任务需要进行设计。
比如有一些潜艇是专门进行反潜侦察和打击任务的，这些潜艇的螺旋桨可以用于减少船艏隙间距，提高水下机动能力，更好地应对反潜任务。
三、潜艇螺旋桨的设计潜艇螺旋桨的设计需要考虑很多因素。
其中一个最重要的因素就是噪音。
潜艇在水下活动会产生大量的噪音，这会大大降低潜艇的隐蔽性和战斗效能。
因此，设计螺旋桨时必须考虑如何降低噪音。
现在已经有很多的技术可以降低潜艇噪音，例如减少螺旋桨叶片的数量，缩小螺旋桨的直径，对螺旋桨表面进行特殊处理等等。
此外，螺旋桨的材质和制造方式也会影响螺旋桨的性能和噪音。
一般来说，现代螺旋桨采用高强度的耐水腐蚀钢制造，这可以提高螺旋桨的稳定性和寿命。
而一些先进的加工技术，例如数字化控制加工和三维打印技术，也被用于生产螺旋桨，这不仅可以提高生产效率，还可以制造更复杂的形状。
四、潜艇螺旋桨的制造生产高质量的潜艇螺旋桨需要高水平的技术与配套设备。
目前，只有少数国家掌握了先进的螺旋桨制造技术。
一般来说，螺旋桨的生产过程包含以下几个步骤：1.设计：根据潜艇的要求设计螺旋桨。
2.铸造：将钢铁熔化并浇注到模具里，制造螺旋桨铸锭。
3.加工：将螺旋桨铸锭切割成叶片，并对叶片进行加工，以获得特定的表面和形状。
4.平衡测试：对制造完成的螺旋桨进行平衡测试，确保其具有足够的平衡性。
螺旋桨设计与绘制讲解
第1章螺旋桨设计与绘制1.1螺旋桨设计螺旋桨设计是船舶快速性设计的重要组成分。
在船舶型线初步设计完成后，通过有效马力的估算获船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线。
在此基础上，要求我们设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又能使消耗的主机马力最小；或者当主机已经选定，要求设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高航速的螺旋桨。
螺旋桨的设计问题可分为两类，即初步设计和终结设计。
螺旋桨的初步设计：对于新设计的船舶，根据设计任务书对船速要求设计出最合适的螺旋桨，然后由螺旋桨的转速计效率决定主机的转速及马力。
终结设计：主机马力和转速决定后，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。
在本文中，根据设计航速17.5kn，设计螺旋桨直径6.6m，进行初步设计，获得所需主机的马力和主机转速，然后选定主机；根据选定的主机，计算最佳的螺旋桨要素及所能达到的最大航速等。
1.1.1螺旋桨参数的选定（1）螺旋桨的数目选择螺旋桨的数目必须综合考虑推进性能、震动、操纵性能及主机能力等各方面因素。
若主机马力相同，则当螺旋桨船的推进效率高于双螺旋浆船，因为单螺旋桨位于船尾中央，且单桨的直径较双桨为大，故效率较高。
本文设计船的设计航速约为17.5kn的中速船舶，为获得较高的效率，选用单桨螺旋桨。
（2）螺旋桨叶数的选择根据过去大量造成资料的统计获得的桨叶数统计资料，取设计船螺旋桨的叶数为4叶。
考虑到螺旋桨诱导的表面力是导致强烈尾振的主要原因，在图谱设计中，单桨商船的桨叶数也选为4叶。
（3）桨叶形状和叶切面形状螺旋桨最常用的叶切面形状有弓形和机翼型两种。
弓形切面的压力分布较均匀，不易产生空泡，但在低载时效率较机翼型约低3%~4%。
若适当选择机翼型切面的中线形状使其压力分均匀，则无论对空泡或效率均有得益，故商用螺旋桨采用机翼型切面。
根据以上分析，选择MAU4叶桨系列进行螺旋桨设计。
1.1.2 螺旋桨推进因子螺旋桨的伴流分数取螺旋桨以等推力法进行敞水实验获得的实效伴流：0.404ω=推力减额按照汉克歇尔关于单桨螺旋桨标准商船公式进行计算：0.500.120.22P t C =-=主机的轴系传递效率： 0.97s η= 相对旋转效率： 1.00R η= 船身效率： 1 1.311H tηω-==-1.1.3 有效马力曲线有效马力曲线表征的是船体阻力特征。
螺旋桨优化设计及特性分析
螺旋桨优化设计及特性分析概述：螺旋桨作为船舶和飞行器的重要部件，具有至关重要的作用。
优化设计和特性分析是研究螺旋桨性能的关键。
本文将从螺旋桨的设计原理、优化流程及特性分析三个方面探讨螺旋桨的优化设计及特性分析。
螺旋桨的设计原理：螺旋桨设计的基本原理是通过叶片的几何参数和其绕中心轴的旋转来造成流体的流动，从而产生推力。
螺旋桨的设计要素主要包括叶片数、叶片截面形状、叶片扭曲、叶片展位角等。
其中，叶片数和叶片截面形状直接影响螺旋桨的推进效率，而叶片扭曲和展位角的设计则会影响螺旋桨的噪音、振动等特性。
螺旋桨优化设计的流程：螺旋桨的优化设计可以分为几个步骤，包括初始设计、离散化、流场计算、性能评价和优化设计。
在初始设计阶段，需要确定螺旋桨的类型、工作条件和设计目标。
离散化是将连续的叶片分割成离散的控制点，以便进行后续的流场计算。
流场计算使用计算流体力学方法，通过求解流体力学方程组，分析螺旋桨的流场，得到其叶片负载和推力性能。
性能评价是对螺旋桨的性能指标进行综合评估，包括推力、效率和噪音等方面。
最后，根据评价结果进行优化设计，通过改变叶片几何参数，实现螺旋桨性能的最优化。
螺旋桨特性分析：除了优化设计，对螺旋桨特性的分析也是非常重要的。
特性分析包括推力特性、效率特性、噪音特性等方面。
推力特性是指在不同工况下，螺旋桨的推力输出量和输入功率之间的关系。
效率特性是指螺旋桨的功率转换效率，即输出推力与输入功率的比值。
噪音特性是指螺旋桨在运行时产生的噪音水平，主要影响因素有叶片振动、湍流噪音和相对流噪音等。
通过对这些特性的分析，可以评估螺旋桨的性能并对其进行改进。
结论：螺旋桨优化设计及特性分析是提高螺旋桨性能的关键。
通过合理的设计和优化，可以提高螺旋桨的推进效率和降低噪音水平，从而提升船舶和飞行器的整体性能。
在未来的研究中，可以结合新的设计理念和计算方法，进一步提高螺旋桨的性能，并在实际应用中持续改进和优化。
总而言之，螺旋桨的优化设计及特性分析是一个复杂且持续的工作，需要综合考虑多个因素和方法。
基于面元法理论的船用螺旋桨设计方法
02
基于面元法理论的船用 螺旋桨设计方法
面元法理论概述
面元法理论背景
面元法是一种用于分析复杂曲面和流 场特性的一种数值计算方法。该理论 起源于20世纪80年代，在船舶、航 空航天、能源等领域得到了广泛应用 。
面元法基本原理
面元法将复杂曲面或流场离散化为由 简单面元构成的集合，通过对面元的 参数化，建立面元之间的数学关系， 从而进行数值计算和分析。
总结词
高速、轻量化、抗空化
详细描述
该型高速船用螺旋桨设计重点考虑了高速航行时的性能表现和抗空化能力。通过采用轻量化的材料和 精简的设计结构，实现了螺旋桨的轻量化。同时，面元法理论在设计中得到了充分应用，提高了螺旋 桨的水动力性能和抗空化性能。该型螺旋桨适用于高速客船、快艇等船舶。
设计实例三：某型军用螺旋桨的设计
增加市场份额
随着面元法理论的不断发展和完善，螺旋桨的设计质量和性能不断提高，可以进 一步扩大市场份额，提高竞争力。
06
基于面元法理论的船用 螺旋桨设计总结与建议
设计总结
螺旋桨设计是一个复杂且需要精细平 衡的过程，需要考虑诸多因素，如水 动力性能、材料强度、噪音和振动等 。
在设计中，应注重优化桨叶形状、尺 寸和角度，以实现最佳的水动力性能 和最小的振动。
优化设计参数的关键技术
优化目标函数
明确优化目标函数，如最大推力 、最小振动噪声等。
优化算法选择
介绍常见的优化算法，如梯度下 降法、遗传算法、粒子群算法等
，并比较其优劣。
优化过程控制
对面元法在优化过程控制方面的 应用进行详细描述，包括优化过 程的稳定性、收敛性和计算效率
等。
04
基于面元法理论的船用 螺旋桨设计实例
螺旋桨设计与绘制汇总
螺旋桨设计与绘制汇总螺旋桨是一种船舶和飞机上常用的推进装置，其设计与绘制涉及到多个方面，包括几何形状、流体力学、材料力学等等。
以下是关于螺旋桨设计与绘制的汇总，详细介绍了各个方面的内容。
一、螺旋桨的几何形状设计1.螺旋桨的基本几何形状包括螺距、叶片数、叶片截面形状等。
确定螺距时需要考虑推进效率和船舶/飞机的性能需求，叶片数的选择影响到螺旋桨的稳定性和噪音产生。
叶片截面形状通常为翼型，需要进行流线型设计，以减少阻力和音响。
2.利用计算机辅助设计软件进行螺旋桨的三维模型设计，可采用实体造型或曲面造型方法。
实体造型较为简单，但不易调整；曲面造型则可以更加灵活地对螺旋桨进行优化。
二、螺旋桨的流体力学设计1.螺旋桨受到的流体力学作用主要包括阻力、升力和扭矩。
螺旋桨的叶片形状和叶片曲度将直接影响这些力的大小和分布。
三、螺旋桨的静力学和强度设计1.螺旋桨在运行时会受到来自流体力学、离心力和惯性力等载荷的作用，因此需要进行强度和振动分析。
静力学分析用于确定螺旋桨的刚度和变形情况，而动力学分析则用于确定螺旋桨的共振频率和临界速度。
2.使用有限元分析软件对螺旋桨进行强度和振动分析，以确保螺旋桨在运行时不会发生破裂或共振失效。
四、螺旋桨的材料选择和制造工艺1.螺旋桨常用的材料包括高强度钢、铝合金、复合材料等。
材料的选择主要考虑到强度、耐腐蚀性和重量等因素。
复合材料由于具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能，逐渐在螺旋桨制造中得到应用。
2.螺旋桨的制造工艺包括铸造、锻造、机械加工和涂装等。
涂装工艺对螺旋桨的表面光滑度和耐腐蚀性都有重要影响。
总结：螺旋桨的设计与绘制涉及到几何形状、流体力学、静力学和强度分析、材料选择和制造工艺等多个方面。
设计过程中需要使用计算机辅助设计软件和CFD软件进行模拟和优化，并结合有限元分析软件进行强度和振动分析。
材料的选择需要考虑到强度、耐腐蚀性和重量等因素。
制造工艺包括铸造、锻造、机械加工和涂装等。
浅谈船舶螺旋桨的设计解读
浅谈船舶螺旋桨的设计目录目录 (1)摘要 (2)关键词 (2)引言 (2)1 结构与计算要素 (3)1.1 结构组成 (3)1.2 计算要素 (3)2 项目设计过程及结果与分析 (5)2.1 船体估算数据 (6)2.2 螺旋桨要素选取及结果与分析 (6)2.3 推力曲线及自由航行计算及结果与分析 (7)2.4 计算总结 (9)2.5 螺旋桨模型的敞水实验 (9)3 螺旋桨设计的发展 (11)3.1 节能减排促使螺旋桨加快创新 (11)结束语 (13)参考文献 (14)致谢 (14)附录 (14)摘要螺旋桨是造船行业必备的推进部件，它的设计精度将直接影响船的推进速度，它为船的前进提供的推力。
螺旋桨设计是整个船舶设计的一个重要组成部分，它是保证船舶快速性的一个重要方面。
一般螺旋桨设计是在初步完成了船舶线型设计，并通过估算或用船模试验的方法确定了船体有效功率之后进行的。
影响螺旋桨推进性能的因素很多，在本设计过程中主要对螺旋桨的直径、螺距比、盘面比、桨叶轮廓形状等因素进行研究，并通过在工作中积累的经验，设计一艘内河A级拖船的螺旋桨。
关键词螺旋桨直径螺距比盘面比桨叶轮廓形状引言船在水面或水中的航行时遭受阻力，为了使船舶能保持一定的速度向前航行，必须供给船舶一定的推力，以克服其所承受的阻力。
作用在船上的推力是依靠专门的装置或机构通过吸收主机发出的能量并把它转换成推力而得，而这种专门吸收与转换能量的装置或转换能量的装置或机构统称为推进器。
推进器种类很多，例如风帆，民轮，直叶推进器，喷水推进器及螺旋桨等，螺旋桨构造简单，造价低廉，使用方便，效率较高，是目前应用最广的推进器。
1结构与计算1.1结构组成螺旋桨俗称车叶，通常由桨叶和浆毂组成。
螺旋桨与尾轴连接部分叫浆毂，浆毂是一个锥形体。
为了减小水的阻力，在浆毂后端加一整流罩，与浆毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。
螺旋桨在水中产生推力的部分叫桨叶，桨叶固定在浆毂上。
普通螺旋桨常为3叶或4叶，2叶螺旋桨仅用于机帆船或小艇上，近年来有些船舶（如大吨位大功率的油船），为避免震动而采用5叶或5叶以上的螺旋桨。
船舶螺旋桨的设计与计算过程.解析
某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书刘磊磊20081013202011年7月某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书1.已知船体的主要参数船长 L = 118.00 米 型宽 B = 9.70 米 设计吃水 T = 7.20 米 排水量 △ = 5558.2 吨 方型系数 C B = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下：航速V （kn ） 13 14 15 16 有效马力PE （hp ） 2160 2420 3005 40452.主机参数型号 6ESDZ58/100 柴油机 额定功率 Ps = 5400 hp 额定转速 N = 165 rpm 转向 右旋 传递效率 ηs=0.983.相关推进因子伴流分数 w = 0.279 推力减额分数 t = 0.223 相对旋转效率 ηR = 1.0船身效率 0777.111=--=wtH η4.可以达到最大航速的计算采用MAU 四叶桨图谱进行计算。
取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.98 螺旋桨敞水收到马力： P D = 4762.8 hp根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算：项 目 单位 数 值 假定航速V kn 1314 1516V A =(1-w)V kn 9.373 10.09410.81511.536Bp=NP D 0.5/V A 2.569.013042 69.01304 69.0130422569.01304225Bp268.96548323.7116 384.6505072451.9996707MAU 4-40δ75.6 72.10878 64.87977369 60.744 P/D 0.64 0.667321 0.685420561 0.720498 ηO 0.5583333 0.582781 0.6057068060.62606P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2863.9907 2989.395 3106.994626 3211.4377 MAU 4-55δ74.629121 68.63576 63.56589147 59.341025 P/D 0.6860064 0.713099 0.740958466 0.7702236 ηO 0.5414217 0.567138 0.590941438 0.6111996 P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2777.2419 2909.156 3031.255144 3135.1705 MAU 4-70δ73.772563 67.77185 63.0305555658.68503P/D 0.69254 0.723162 0.754280639 0.7861101 ηO 0.5210725 0.54571 0.565792779 0.5828644 P TE =P D ·ηH ·ηOhp2672.86012799.2382902.2542 2989.8239据上表的计算结果可绘制PT E 、δ、P/D 及ηO 对V 的曲线，如下图所示。
船舶螺旋桨设计方法的回顾与展望
船舶螺旋桨设计方法的回顾与展望摘要：船舶螺旋桨设计一般可分为图谱设计和理论设计两种，为满足螺旋浆越来越高的性能要求，对这两种设计方法的发展历史及其各自的优缺点分别进行了阐述。
经比较分析，面元法能为螺旋浆的设计提供可靠的理论基础和计算手段，并且对船舶螺旋桨的研究方法进行了展望。
随着造船工业的不断发展，现代船舶不断向大型化、高速化方向发展，船舶主机功率不断增加，从而对船舶螺旋桨的性能要求也越来越高。
螺旋桨工作在非均匀流场中，由于流场的非均匀性，使得螺旋桨在运转的过程中，往往难以避免桨叶上出现空泡现象，从而引起船尾的剧烈振动，导致螺旋桨空泡剥蚀，引发噪声等有害影响。
因而，在螺旋桨设计阶段应充分考虑并兼顾效率、空泡、振动和剥蚀等多种性能要求。
“图谱设计方法所谓图谱设计是根据螺旋桨敞水模型试验的结果绘制成的几何参数与性能相关的各类专用图谱进行设计的方法。
按照图谱法设计螺旋桨实际上是根据已知条件在图谱所提供的螺旋桨资料范围内选择最适宜的方案。
该方法具有计算简单，结果可靠的优点，对于一些典型的船舶螺旋桨设计可较为准确和迅速地获得理想的方案，曾对螺旋桨的设计起过重要作用，直至今天，对常规船而言，该方法仍不失为一种简单可靠的方法。
然而，图谱设计方法存在很多缺点，该方法需通过大量的试验绘制图谱，需耗费大量的人力、物力和财力，而且这种方法的灵活性不够，因为毕竟模型试验是有限的，不可能包括所有船型的螺旋桨。
同时该方法仅对伴流比较均匀的常规船型比较合适，不能解决振动和空泡等问题。
理论设计方法所谓理论设计是根据环流理论以及各种桨叶切面的试验或理论数据进行螺旋桨设计的方法。
螺旋桨诱导的船体振动、螺旋桨噪声、螺旋桨空泡和效率等问题一直是人们普遍关注的问题。
因此，为了不同的使用目的，各种不同桨叶形状和桨叶剖面形状的螺旋桨广泛应用于实船。
例如，为了减少船尾振动而采用大侧斜螺旋桨，为了提高螺旋桨效率而采用理论方法设计最佳螺旋桨等。
近几年来，民用高速船不断地投入使用，高速船螺旋桨的设计必须兼顾效率、空泡、振动、剥蚀等多种性能要求，常规的螺旋桨图谱设计方法已无法兼顾这些性能要求，因而理论方法设计螺旋桨逐步成为高速船螺旋桨设计的主流。
浅谈导管螺旋桨的设计
浅谈导管螺旋桨的设计龙叶导管螺旋桨的设计，实际上包括导管和螺旋桨设计两部分。
国内外常用于导管内的螺旋桨有B型和K型。
B系列螺旋桨常用的是B4-55型，其叶梢为尖型。
K型比B型应用普遍，均为宽叶梢，对空泡的敏感较B型小。
K型又分Ka、Kd、Kv等数种，以Ka型最为常用。
导管也有多种型号，以4号导管、5号导管、7号导管、19A号导管和37号导管应用得较多，经常应用的还有简易折线导管。
根据试验和实船使用导管螺旋桨的情况，设计导管螺旋桨时应考虑以下几点：导管内螺旋桨的最佳直径一般比无导管的普通螺旋桨的最佳直径小；而导管螺旋桨的盘面比比普通螺旋桨的盘面比大10-15%左右。
螺距的径向分布对于导管螺旋桨的性能没有多大影响，一般船舶可采用等螺距导管螺旋桨。
叶梢与导管的间隙越小，导管螺旋桨的效率越高。
考虑到工艺、安装和船体变形等因素，此间隙宜控制在螺旋桨直径的012-014%，一般小型渔船取5-10mm。
考虑磨损后螺旋桨有下沉，常将螺旋桨轴心往上偏移少许。
导管的长度，对于渔船来说一般取螺旋桨直径的015-018倍。
固定导管采用短导管，转动导管采用长导管。
导管的剖面形状对于性能的影响很小，故导管可设计成易于制造的形状，如将机翼形剖面的导管改成折线型简易导管。
如果形状选用适当，两种剖面的性能接近。
螺旋桨可按环流理论和图谱设计。
环流理论的设计特点是一并考虑桨叶的要素、螺旋桨效率、空泡和强度，使之最佳化。
这种方法比较复杂，不利于实际应用。
同时，它是一种理论上的方法，与实际工况存在差距。
国内流体力学界最“成功”的三元流理论在应用于叶片机时曾显示出这样和那样的不足。
因此，必须寻找一种简单、可靠、实用的方法，图谱法就这样合符科学发展规律地诞生了。
用图谱法设计导管螺旋桨，首要的是合理选择螺旋桨与导管的匹配型号，如B4-55+4号匹配用于转动导管螺旋桨较好，而B4-55+7号用于固定导管较好。
螺旋桨推进力学分析及优化设计
螺旋桨推进力学分析及优化设计导语：螺旋桨作为船舶和飞机等交通工具的关键部件，其推进力学分析和优化设计对于提高交通工具的性能至关重要。
本文将对螺旋桨的推进力学进行深入探讨，并提出一些优化设计的思路。
一、螺旋桨的工作原理螺旋桨是通过旋转产生推力，从而推动交通工具前进。
其工作原理可以简单概括为流体力学中的牛顿第三定律：每个动作都有一个相等且反向的反作用力。
当螺旋桨旋转时，它将水或空气推向后方，而反作用力则将船舶或飞机向前推进。
二、螺旋桨的推进力学分析1. 推进效率推进效率是衡量螺旋桨性能的关键指标。
推进效率取决于螺旋桨的推力和功率之间的比值。
理想情况下，推进效率应该接近100%，即所有输入的能量都被转化为推进力。
然而，在实际应用中，由于流体的粘性和其他损耗，推进效率往往低于理想值。
2. 推力的产生螺旋桨产生推力的原理是通过改变流体的动量来实现的。
当螺旋桨旋转时，它将流体加速并改变其动量方向，从而产生推力。
推力的大小取决于螺旋桨的旋转速度、叶片的形状和数量，以及流体的密度和速度等因素。
3. 水动力学效应在水中运行的船舶螺旋桨面临着水动力学效应的挑战。
例如，螺旋桨叶片周围的水流会形成旋涡，这会导致推进效率的降低。
此外，螺旋桨叶片与水的相互作用还会产生噪音和振动等问题。
因此，在螺旋桨的优化设计中，需要考虑如何减小水动力学效应对推进效率的影响。
三、螺旋桨的优化设计思路1. 叶片形状的优化螺旋桨叶片的形状对于推进效率具有重要影响。
通过优化叶片的几何形状，可以减小水动力学效应，提高推进效率。
例如，采用更加流线型的叶片形状可以减小阻力，提高推进效率。
2. 叶片材料的选择叶片材料的选择也对螺旋桨性能有着重要影响。
优质的材料可以提高螺旋桨的强度和耐久性，减小振动和噪音。
同时，材料的轻量化也可以降低螺旋桨的重量，提高推进效率。
3. 流体力学模拟与实验验证为了更好地理解螺旋桨的推进力学，可以借助流体力学模拟和实验验证的方法。
船用螺旋桨的设计原理
船用螺旋桨的安排本理之阳早格格创做纲要：螺旋桨是制船止业必备的促成部件，它的安排粗度将曲交效用船的促成速度，它为船的前进提供的推力.螺旋桨安排是所有船舶安排的一个要害组成部分，它是包管船舶赶快性的一个要害圆里.普遍螺旋桨安排是正在收端完毕了船舶线型安排，并通过估算或者用船模考查的要领决定了船体灵验功率之后举止的.船正在火里或者火中的航止时遭受阻力，为了使船舶能脆持一定的速度背前航止，必须供给船舶一定的推力，以克服其所启受的阻力.效用正在船上的推力是依赖博门的拆置或者机构通过吸支主机收出的能量并把它变换成推力而得，而那种博门吸支与变换能量的拆置或者变换能量的拆置或者机构统称为促成器.促成器种类很多，比圆风帆，民轮，曲叶促成器，喷火促成器及龙叶螺旋桨等，螺旋桨构制简朴，制价矮廉，使用便当，效用较下，是暂时应用最广的促成器.结构组成螺旋桨雅称车叶，常常由桨叶战浆毂组成.螺旋桨与尾轴连交部分喊浆毂，浆毂是一个锥形骸.为了减小火的阻力，正在浆毂后端加一整流罩，与浆毂产死一光逆流线形骸，称为毂帽.螺旋桨正在火中爆收推力的部分喊桨叶，桨叶牢固正在浆毂上.一般螺旋桨常为3叶或者4叶，2叶螺旋桨仅用于机帆船或者小艇上，连年去有些船舶（如大吨位大功率的油船），为预防振动而采与5叶或者5叶以上的螺旋桨.由船尾背前瞅时所睹到的螺旋桨桨叶的部分称为叶里，另部分称为叶背.桨叶与毂连交处称为叶根，桨叶的中端称为叶梢.螺旋桨正车转动时先进火的一边称为导边，另一边称为随边.螺旋桨转动时叶梢的圆形轨迹称为梢圆.梢圆的曲径称为螺旋桨曲径，以D表示.梢圆的里积称为螺旋桨的盘里积以Ao表示，可用下式表示它们之间的闭系： Ao=πD2/4.结构估计果素1）螺旋桨曲径：最先思量与尾型战吃火的闭系，正在画制船体线型时，已基础决断了螺旋桨的轴线位子战大概的最大曲径.从尾型战吃火条件瞅，一般船舶的螺旋桨曲径约莫正在下列范畴：单桨D=(0.7~0.8)Tw;单桨D=(0.6~0.7)T w. 式中Tw为船舶谦载时的船尾吃火.只消螺旋桨曲径已超出尾型战吃火条件的节制，便不妨通过安排图谱供得敞火效用最好的螺旋桨曲径.然而是由于船后陪流没有匀称性的效用，敞火最好曲径与船后最好曲径略有没有共.随着陪流没有匀称的程度，最好曲径应有分歧程度的减小：单桨所处的位子的陪流没有匀称性较大，最好曲径要减3~5%；单桨所处的位子陪流比较匀称，最好曲径约缩小2~4%.2）盘里比：若螺旋桨的曲径、螺距、转速战叶数均相等，则推力战转距均随盘里比的减少而删大.然而盘里比大时，翼栅效用较甚，桨叶的摩揩阻力也较大，螺旋桨的效用便较矮.盘里比太小时，果强度需要，必然减少桨叶薄度，那时桨叶单位里积所收出的推力较大，简单爆收空泡，且会减少涡旋阻力，以致效用反而落矮.所以正在安排螺旋桨时，均采用没有爆收空泡的最小盘里比.3）桨叶表面形状：桨叶的形状表面多螺旋桨的效用战空泡性皆能灵验率.然而是通过咱们现场反馈的意睹标明，对于普遍交近椭圆形的桨叶，叶形的变更对于螺旋桨效用效用没有大.4）叶数：螺旋桨叶数的采用应根据船型、吃火、促成本能、振荡战空泡多圆里加以思量.普遍认为若螺旋桨的曲径及展启里积相共，则叶数少者效用略下，叶数多者果叶片与叶片间爆收的相互搞扰效用较大，效用常略矮.叶数多者对于减小振荡有利，叶数少者对于预防空泡有利.5）螺旋桨转速：螺旋桨转速矮一些，则曲径不妨较大，效用也会较下，然而对于主机去道，转速下，则呆板效用下，主机的沉量战尺寸也不妨减小，从那里不妨瞅出螺旋桨转速战主机转速央供之间是相互对于坐而又互相联结.果此便需要螺旋桨的转速战主机的转速之间要匹配好.然而正在举止普遍民用船舶的螺旋桨安排时，主机往往是从现已死产的一定功率的几种船用主机中加以比较采用，更多的情况是先有主机再举止船舶安排.果此正在安排螺旋桨时，螺旋桨的转速常是给定的.正在功率相共的情况下，则然而螺旋桨船的促成效用下于单螺旋桨，那时果为单螺旋桨位于船尾纵中剖里上，陪流较大，而且单桨的曲径较单桨大，故其效用较下.。
一种冰区船舶螺旋桨设计方法
一种冰区船舶螺旋桨设计方法
嘿，朋友们！今天我要和你们讲讲一种超厉害的冰区船舶螺旋桨设计方法！
你知道吗，在冰区航行那可真是不容易啊！就好像在充满荆棘的丛林中前行，困难重重。
螺旋桨就像是船舶的“腿”，要是这腿不给力，那船可不就寸步难行了嘛！咱们的这种设计方法，那可真是如同给船舶安上了一双特制的“冰上跑鞋”！
比如说，普通螺旋桨遇到厚冰可能就傻眼了，转不动啦！但咱这种设计的螺旋桨呢，就像个勇敢的战士，勇往直前，“咔咔”几下就把冰给破开啦！这多牛啊！咱这设计就是针对冰区的各种恶劣情况来的，多贴心啊！小军就曾经遇到过在冰区船走不动的情况，那着急的呀！要是当时有咱这设计，那还会有那烦恼吗？
反正我觉得吧，这种冰区船舶螺旋桨设计方法真的是太赞啦，绝对能让船舶在冰区航行得更稳、更快、更安全！。
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浅谈船舶螺旋桨的设计目录目录 (1)摘要 (2)关键词 (2)引言 (2)1 结构与计算要素 (3)1.1 结构组成 (3)1.2 计算要素 (3)2 项目设计过程及结果与分析 (5)2.1 船体估算数据 (6)2.2 螺旋桨要素选取及结果与分析 (6)2.3 推力曲线及自由航行计算及结果与分析 (7)2.4 计算总结 (9)2.5 螺旋桨模型的敞水实验 (9)3 螺旋桨设计的发展 (11)3.1 节能减排促使螺旋桨加快创新 (11)结束语 (13)参考文献 (14)致谢 (14)附录 (14)摘要螺旋桨是造船行业必备的推进部件，它的设计精度将直接影响船的推进速度，它为船的前进提供的推力。
螺旋桨设计是整个船舶设计的一个重要组成部分，它是保证船舶快速性的一个重要方面。
一般螺旋桨设计是在初步完成了船舶线型设计，并通过估算或用船模试验的方法确定了船体有效功率之后进行的。
影响螺旋桨推进性能的因素很多，在本设计过程中主要对螺旋桨的直径、螺距比、盘面比、桨叶轮廓形状等因素进行研究，并通过在工作中积累的经验，设计一艘内河A级拖船的螺旋桨。
关键词螺旋桨直径螺距比盘面比桨叶轮廓形状引言船在水面或水中的航行时遭受阻力，为了使船舶能保持一定的速度向前航行，必须供给船舶一定的推力，以克服其所承受的阻力。
作用在船上的推力是依靠专门的装置或机构通过吸收主机发出的能量并把它转换成推力而得，而这种专门吸收与转换能量的装置或转换能量的装置或机构统称为推进器。
推进器种类很多，例如风帆，民轮，直叶推进器，喷水推进器及螺旋桨等，螺旋桨构造简单，造价低廉，使用方便，效率较高，是目前应用最广的推进器。
1结构与计算1.1结构组成螺旋桨俗称车叶，通常由桨叶和浆毂组成。
螺旋桨与尾轴连接部分叫浆毂，浆毂是一个锥形体。
为了减小水的阻力，在浆毂后端加一整流罩，与浆毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。
螺旋桨在水中产生推力的部分叫桨叶，桨叶固定在浆毂上。
普通螺旋桨常为3叶或4叶，2叶螺旋桨仅用于机帆船或小艇上，近年来有些船舶（如大吨位大功率的油船），为避免震动而采用5叶或5叶以上的螺旋桨。
由船尾向前看时所见到的螺旋桨桨叶的一面称为叶面，另一面称为叶背。
桨叶与毂连接处称为叶根，桨叶的外端称为叶梢。
螺旋桨正车旋转时先入水的一边称为导边，另一边称为随边。
螺旋桨旋转时叶梢的圆形轨迹称为梢圆。
梢圆的直径称为螺旋桨直径，以D表示。
梢圆的面积称为螺旋桨的盘面积以Ao表示，可用下式表示它们之间的关系： Ao=πD2/4由船后向前看去，螺旋桨正车旋转为顺时针者称为右旋桨，反之，则成为左旋桨。
装于船尾两侧之螺旋桨，左桨左旋，右桨右旋称为外旋桨，左桨右旋，右桨左旋称为内旋桨。
1.2结构计算要素1）螺旋桨直径：首先考虑与尾型和吃水的关系，在绘制船体线型时，已基本决定了螺旋桨的轴线位置和可能的最大直径。
从尾型和吃水条件看，普通船舶的螺旋桨直径大约在下列范围：单桨D=(0.7~0.8)Tw;双桨D=(0.6~0.7)T w. 式中Tw为船舶满载时的船尾吃水。
只要螺旋桨直径未超过尾型和吃水条件的限制，就可以通过设计图谱求得敞水效率最佳的螺旋桨直径。
但是由于船后伴流不均匀性的影响，敞水最佳直径与船后最佳直径略有差别。
随着伴流不均匀的程度，最佳直径应有不同程度的减小：单桨所处的位置的伴流不均匀性较大，最佳直径要减3~5%；双桨所处的位置伴流比较均匀，最佳直径约减少2~4%。
2）盘面比：若螺旋桨的直径、螺距、转速和叶数均相等，则推力和转距均随盘面比的增加而增大。
但盘面比大时，翼栅作用较甚，桨叶的摩擦阻力也较大，螺旋桨的效率就较低。
盘面比太小时，因强度需要，势必增加桨叶厚度，这时桨叶单位面积所发出的推力较大，容易发生空泡，且会增加涡旋阻力，致使效率反而降低。
所以在设计螺旋桨时，均选择不发生空泡的最小盘面比。
3）桨叶轮廓形状：桨叶的外形轮廓多螺旋桨的效率和空泡性都能有影响。
但是通过我们现场反馈的意见表明，对一般接近椭圆形的桨叶，叶形的变化对螺旋桨效率影响不大。
4）叶数：螺旋桨叶数的选择应根据船型、吃水、推进性能、振动和空泡多方面加以考虑。
一般认为若螺旋桨的直径及展开面积相同，则叶数少者效率略高，叶数多者因叶片与叶片间产生的相互干扰作用较大，效率常略低。
叶数多者对减小振动有利，叶数少者对避免空泡有利。
5）螺旋桨转速：螺旋桨转速低一些，则直径可以较大，效率也会较高，但对主机来说，转速高，则机器效率高，主机的重量和尺寸也可以减小，从这里可以看出螺旋桨转速和主机转速要求之间是相互对立而又互相联结。
因此就需要螺旋桨的转速和主机的转速之间要匹配好。
但在进行一般民用船舶的螺旋桨设计时，主机往往是从现已生产的一定功率的几种船用主机中加以比较选取，更多的情况是先有主机再进行船舶设计。
因此在设计螺旋桨时，螺旋桨的转速常是给定的。
在功率相同的情况下，则但螺旋桨船的推进效率高于双螺旋桨，这时因为单螺旋桨位于船尾纵中剖面上，伴流较大，而且单桨的直径较双桨大，故其效率较高。
2 .项目设计过程及结果与分析船体主尺度及船型系数这个螺旋桨设计来自于一艘内河A级拖船，以下是与该设计有关的船体的主尺度及船型系数：总长 23.7米水线长 23米型宽 5.30米型深 2.0米设计吃水 1.25米设计排水量 ~88.7吨艏舷高 2.55米艉舷高 2.25米方形系数 0.578 水线面系数 0.809中剖面系数 0.917 纵向菱形系数 0.630浮心纵向位置 -0.6512.1 船体估算数据该船体有效效率估算（兹万科夫法），见表1垂线间长: L 22.0 m 型宽: B 5.3 m吃水: T 1.25 m方形系数: Cb 0.57 有隧道: m 1.2水温: t 1.5 ℃舯横剖面面积: Am 6.0884 m²浸水面积: Ω 99.462m表12.2 螺旋桨要素选取及结果与分析2.21 螺旋桨要素选取（见表2）静深水状态下的设计拖带航速:Vs=13km/h ≈7.0kn 螺旋桨直径：D=1.10m 主机型号：NT/NTA885-M 数量：2台 MCR:200hp x1744rpm 功率储备：10% 设计点工况：180hp x1744rpm 齿轮箱减速比：4 : 1螺旋桨转速:N=436rpm 轴系效率：ηs=0.96 齿轮箱传递效率：ηg=0.97 伴流分数：w=0.13 推力减额：f=0.14 船身效率：ηh=0.989 表2根据δ，Bp查MAU图谱得（如表3所示）：表32.22 结果与分析经计算分析可知满足空泡要求的最小盘面比约为Ae/Ao=0.65根据MAU4~40、MAU4~55、MAU4~70查得结果内插可知：在该盘面比下的螺距P/D=0.807,敞水效率ηo=0.4612.3 推力曲线及自由航行计算拖船有两种典型的航行状态：自航状态和拖航状态。
拖船在自由航行状态时，螺旋桨发出的推力只用于克服船体阻力;拖船在拖带航行时，除了克服船体自身阻力外，还需要克服拖钩上的拉力。
两种不同工况螺旋桨的工作状态相差很明显，因此，设计状态的选取需要进行具体的分析比较。
2.31 设计航速时有效推力（如表5所示）：扭矩： M=75 x 60 x Po/2πN= 275.3kgf.m表5当拖船高于设计拖速航行时，相当于阻力减小，由于进速V’A 比原设计状态有所增加,即V’A＞V A此时螺旋桨发出的推力与吸收的转矩减小，因而螺旋桨负荷变轻，则主机就可毫不费力地转动螺旋桨，使转速越转越快并超过额定转速而出现飞车现象。
长时间的使主机在超过额定转速下工作时不允许的，所以只有采取减小主机喷油量来控制转速，使之不超过额定转速。
由于喷油量减小，主机转矩减小，其功率发挥不足。
所以高于设计航速时，螺旋桨与主机配合的特点是保持原设计转速不变，而主机功率发挥不出来。
2.32 高于设计航速时的有效推力（如表6所示）：n=7.267 转/秒当拖船低于设计拖速航行时，相当于阻力增加，由于进速V’A 比原设计状态有所下降,冲角增加，使螺旋桨工作时遇到的阻力矩增加。
因机器的转力矩不能再增加，就出现主机带不带螺旋桨现象。
此时只能采取降低转速的方法，使螺旋桨收到的转力矩下降，直至与主机的额定转力矩相等。
总之，在此状态下，螺旋桨与主机配合的特点为转力矩保持设计状态不变，而螺旋桨转速下降，使螺旋桨不能充分吸收主机的额定功率。
计算此状态下螺旋桨发出的有效推力，由于转速时变化的，而且是未知的，因而在假设航速下并不能求得进速系数J，故计算直接从假设进速系数J开始，反求相应的转速及航速。
2.33 低于设计航速时的有效推力（如表7所示）：M=75 x 60 x Po/2πN=275.3 kgf.m2.34 自由航行速度的确定将表格计算结果画成推力速度曲线（T~V）推力曲线与船体阻力曲线之交点对应的速度为自由航行速度见附录（图1）V=10.14kn=18.78km/h2.4 计算总结直径：D=1.10m 桨数：2只螺距比：P/D=0.807盘面比：Ae/Ao=0.65叶型：MAU 叶数：Z=4材料镍铝青铜（Cu3）重量：~170kg 自由航速：~18.8km/h 2.5 螺旋桨模型的敞水实验螺旋桨模型单独在静水中的实验称为敞水实验，实验可以在船模实验池或空泡水筒中进行。
它是检定和分析螺旋桨性能较为简便的方法。
螺旋桨敞水实验的目的有以下几条：1）进行螺旋桨模型的系列实验，将所得的结果绘制成图谱，以供螺旋桨设计之用；2）根据系列选取的结果，可以全面系统地分析螺旋桨各种几何要素对性能的影响，以供设计时正确选择各种参数，并为改善螺旋桨性能提供方便；3）为配合自航实验和进行同一螺旋桨的敞水实验时，以分析推进效率成分，比较各种设计方案的优劣，便于选择最佳的螺旋桨。
由设计和实验证明，要使几何相似的螺旋桨成为动力相似，主要具备的条件是进速系数J相等。
就是说，不论实际螺旋桨与模型螺旋桨旋桨之间的绝对尺度和运动速度怎么不同，只要保持它们之间的几何相似、进速系数J相等，则无因次系数K T、K Q和ηo均相等，因此可将螺旋桨的模型实验结果应用于其几何相似的实际螺旋桨中。
当几何形状或进速J改变时，则无因次系数K T、K Q和ηo亦随之改变；因此对于几何形状一定的螺旋桨来说，其水动力性能只与进速系数J 有关，而K T、K Q和ηo为进速系数J的函数，因此可以写成下列三式： K T = T / ρn2D4 = f1(J)K Q = Q/ ρn2D5 = f2(J)\ηo = (K T / K Q).(J/2π) = f3(J)螺旋桨实验的目的就是要测定螺旋桨的性能数据，即求出上述K T、K Q和ηo与J的变化规律，一般是采用保持模型的转速n不变，而以不同的进速V A进行实验来改变进速系数J的值。