水下扇翼推進器及其橫流風扇設計參數選取 

　　近日，中國科學院沈陽自動化研究所海洋信息技術裝備中心研發團隊聯合新加坡國立大學（National University of Singapore）、英國約克大學（University of York），在水下扇翼推進器領域研究取得新進展。成果以《橫流風扇對水下扇翼推進器水動力學和聲學特性的影響》為題發表在海洋工程領域國際頂級期刊《海洋工程》上。

　　科研人員研究了水下扇翼推進器的核心零部件橫流風扇對于其水動力學特性和水聲學特性的影響。通過將橫流風扇的幾何截面抽象為葉片數、內外徑比、葉片內角和葉片外角等四個參數，結合計算流體力學仿真、拖曳實驗和理論分析，研究了不同航速和橫流風扇轉速下四個參數的變化情況，得到了四個參數的作用及設計準則，進而總結得到了橫流風扇對于水下扇翼推進器的水動力學和水聲學特性的影響。

　　研究表明，橫流風扇最基本的功能為使流體可以順暢地流入和流出水下扇翼推進器。葉片內角和葉片外角對流體的流入和流出橫流風扇起到主要作用。水下扇翼推進器做功充分與否主要受橫流風扇內外徑比的影響。葉片內角和外角在不同工況下對水下扇翼推進器的影響不同。葉片數量是對水下扇翼推進器水聲學特性影響最大的因素。對于水下扇翼推進器的橫流風扇的設計，葉片數量應不小于22片（橫流風扇外徑60毫米），內外徑比應在[0.65,0.75]區間內。當水下扇翼推進器作為水下航行器的主推進器時，葉片內角的最優區間應為[-30 ,-20 ]，葉片外角的最優區間應為[30 ,70 ]。當水下扇翼推進器為水下航行器的輔助推進器時，葉片內角的最優區間應為[-10 ,10 ]，葉片外角應為[5 ,30 ]。

　　2018年，海洋信息裝備中心研究團隊在學界首次提出了水下扇翼推進器的概念。此后，團隊先后就水下扇翼航行器的設計、水下扇翼推進器的水動力學特性、固定機翼的影響和橫流風扇的影響展開基礎性研究。該推進形式有望解決水下航行器在高航速下垂向和側向機動不足的問題。

　　該研究得到了中國科學院戰略高技術創新基金、國家留學基金委、新加坡學術研究基金、機器人學國家重點實驗室等的大力支持。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2021.110078