近年来随着喷水推进技术的快速发展,泵喷水推进器在高性能船舶系统中得到广泛应用。喷水推进器具有结构紧凑、振动噪声小、工况范围宽等优点,但在小流量下易出现回流与空化等流动不稳定现象,导致推进器性能下降,同时产生振动、噪声等不利影响。针对喷水推进器存在的缺点,本文设计了同时具有较好水力性能与抗空化特性的新型螺旋式喷水推进器,并采用计算流体力学方法分别对螺旋喷水推进器的推进泵模型、进水流道模型以及喷水推进器整体模型的能量特性与内流特性进行了系统性的分析研究。本文的主要研究工作和成果如下:1、系统总结国内外关于喷水推进器的研究现状,并提出本文主要研究内容。对喷水推进泵常用叶片设计方法进行介绍,并选用流线法对新型螺旋喷水推进泵的叶轮与导叶体进行设计。针对小流量工况下推进泵叶轮进口产生预旋现象以及叶片进口扭曲过大导致水力性能下降等问题,对叶轮进出口叶片角进行修正。并对进水流道三维模型进行初步设计。2、围绕计算流体力学理论,从基本控制方程、控制方程的离散方法、三维模型的确立、网格划分、网格无关性的计算以及边界条件设置等方面对计算过程进行详尽介绍。对喷水推进泵模型全流场进行定常计算,模拟得出的外特性曲线与实验数据吻合较好,验证了数值模拟的准确性。对不同流量工况下喷水推进泵内流特性进行分析,结果表明:叶片进出口边均存在剧烈的压力变化。对不同参数下喷水推进泵水力性能与内流特性进行分析,结果表明:适当增加轮缘翼型安放角会使高效区范围变宽,但过高的安放角会导致效率显著降低,证明了叶片角修正的必要性;选择合适的叶片数与轴向长度对喷水推进泵空化性能有提升作用。对推进泵叶轮进出口处回流进行了观测与分析,结果表明:小流量下产生的进出口回流对叶轮内部流动产生负面影响。3、分别对不同几何参数下平进口式进水流道模型进行数值模拟,分析不同几何参数下各流道性能优劣,寻找流道性能随各几何参数变化规律,最终得到出流相对平稳、流道效率高且抗空化能力优良的流道参数。对不同速比下的进水流道进行数值模拟,从出流品质、压力分布与旋涡分布方面对进水流道模型进行分析,为找出进水流道最佳工作状态、提高进水流道水力效率提供参考。4、对喷水推进器模型进行全流场定常计算,采用壁面积分法对喷水推进器模型推力进行模拟。从速度分布与湍动能分布两方面,分别对不同航速与转速下喷水推进器模型内部流场进行模拟与评估。结果表明:过渡段与导叶体对出流品质有一定提升;叶轮进口边附近湍动能耗散主要原因为:(1)进口预旋与主流相互作用产生的旋涡;(2)进水流道内反向涡对的延伸;(3)压力面的冲击产生的回流损失。对不同航速与转速下喷水推进器进水流道内部流场进行分析,并观测进水流道与叶轮进口处旋涡的产生与发展。结果表明:单独模拟进水流道模型虽然可以预测流道中各涡对的产生,但无法精确预测旋涡发展的过程;涡对融合产生湍动能很大的二次涡,对进水流道的内部流动产生不利影响。