可调螺距螺旋桨能够根据载况变化通过调整螺距充分吸收主机功率,适合作为多工况船舶的推进器,研究可调螺距螺旋桨敞水性能有利于了解该类型桨的工作特性。传统的螺旋桨敞水性能分析方法有升力线法、升力面法及面元法,这些方法虽均能起到预报螺旋桨水动力的作用,但无法克服忽略粘性的缺点。随着计算机软硬件的发展,计算流体力学CFD已成为螺旋桨粘流场分析的重要工具,本文引入CFD技术完成以下工作:1.对五叶大侧斜KAPPEL桨—KP505进行三维立体建模,根据叶剖面几何关系及相关坐标转换公式,基于MATLAB编程计算得到桨叶表面的三维空间坐标,导入Gambit中进行螺旋桨实体建模;2.以KP505桨为研究对象,基于CFD的方法数值模拟研究螺旋桨敞水性能,将计算得到的推力系数KT、扭矩系数10KQ及敞水效率η0与试验值进行对比,考察桨叶表面压力云图、弦向压力分布和螺旋桨尾流,较为充分地验证了CFD数值模研究螺旋桨敞水性能的可靠性。同时还考虑了不同湍流模型、定常计算与非定常计算等因素对敞水计算的影响,为后续计算工作提供了技术指导;3.以KP505为母型桨,通过定义转叶轴和设定调距角β0对KP505进行调距处理,得到不同螺距比下桨叶的几何状态,进行不同螺距比下的敞水性能的计算,分析调距桨敞水性能随螺距比的变化规律;4.以KCS船、调距桨为研究对象,进行带调距桨船模自航试验的数值模拟,得到船模自航点对应的螺距比及相关自航因子。在船模自航试验结果的基础上,基于1978ITTC标准预报方法对实船性能进行预报,以探究基于CFD方法预报带调距实船自航性能的可行性。