开题报告
绪论：
随着船舶向大型化、高速化方向发展，螺旋桨的空化现象成为了螺旋桨的水动力性能和噪声性能的重要影响因素。空化现象是指由于液体的局部低压（低于相应温度下该液体的饱和蒸汽压）使液体汽化而引发的微气泡爆发性生成的现象。根据空化产生的方法一般可以分为四种类型：声空化、光空化、粒子空化和水力空。水力空化现象发生在很多场合，极具破坏性。螺旋桨空泡是一种汽化空泡，即水因降压到饱和蒸汽压力导致汽化，水汽通过界面，进入气核并使之膨胀。螺旋桨桨叶上出现的空泡有涡空泡、泡状空泡、片空泡和云雾空泡4种类型。螺旋桨空泡会对螺旋桨的水动力性能和噪声性能产生重要影。一般情况下，螺旋桨的性能预报是通过水池拖曳实验进行的，会受到场地、时间及经济成本的限制，而数值模拟方法既能节省成本又能保证计算结果的精确，准确的数值模拟方法可以对螺旋桨性能进行预报，并为螺旋桨的设计提供理论依据。
以往传统的研究螺旋桨空泡现象的方法是通过实验，但实验方法成本高，周期长，没办法方便快捷的去得到想要的实验结果。而现在许多的研究者采用数值计算的方法来研究螺旋桨的空化现象，多用CFD(Computational Fluid Dynamics）技术即计算流体力学研究螺旋桨的空化现象。CFD技术是将近代流体力学、数值数学和计算机科学交叉结合的技术，为船舶螺旋桨效率提升、降低空泡的研究提供了一种高效的途径。经过这么长一段时间的发展，CFD计算方法已经被运用到许多领域当中，很好得航天航空、武器制造、海洋和化工等领域的发展。在对船舶的各个性能研究的领域，人们认为CFD方法对水动力性能预报具备的可行性和精确性较好。
一、研究背景
1、空化现象
空化现象是指由于液体的局部低压(低于相应温度下该液体的饱和蒸汽压)使液体汽化而引发的微气泡爆发性生成的现象。空化现象在很早的时候就被人所发现，早在1753年，Euler注意到，当水管中某处的压强若降低至蒸汽压甚至到负值时，水即自管壁分离，并在该处形成一个真空空间。1897年S.W.巴纳比和C.A.帕森斯在“果敢号”鱼雷艇和几艘蒸汽机船相继发生推进器效率严重下降事件以后，提出了“空化”的概念，并指出在液体和物体内存在高速相对运动的场合就可能出现空化。第二次世界大战后，有关空化研究的国际学术活动相当频繁。国际船模试验池协会(ITTC)、国际水力学研究协会(IAHR)和船舶水动力学协会都把空化研究列为重要议题；此外，还经常举办空化专题讨论会。随着空化现象的发现，人们也渐渐得认识到这种现象带来的许多坏处，例如，空蚀现象的形成原因是由于空泡溃灭时形成的指向固壁面的高速液体射流导致。空化现象在船用螺旋桨中经常可以见到，它会造成螺旋桨的工作效率降低，会使材料被剥蚀，并且会产生振动和噪声，给船体的运行和周边的环境带来许多的不良影响。
在螺旋桨处发生的空化现象属于水力空化现象。水力空化现是因为一般液体中含有微小的气泡，通常情况下肉眼并不能看见这些气泡，当液体流经低压区时，这些微小气泡迅速膨胀，在该处形成可见的微小空泡。在低压区空化的液体挟带着大量空泡形成了“两相流”运动。空泡在随液体流动过程中，遇到周围压力增大时，体积将急剧缩小或溃灭，溃灭过程发生于瞬间（微秒级），因而空泡溃灭时将伴随极其复杂的多种物理、化学效应。关于空泡溃灭产生的特殊的环境。相关研表明：空泡溃灭时将产生瞬时的局部高温（约5000℃）、高压（50MPa以上），即形成所谓的“热点”，并能形成强烈的冲击波和速度大于400km/h的微射流。
2、空化现象的危害
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