螺旋桨空化噪声是水声目标在运动中重要的噪声源之一,包含了丰富的目标推进器种类信息和结构特征。这些特征宽容性强,具有较好的可分性,是识别水下目标识别的的重要判据之一。因此,从噪声产生机理上分析空化噪声的特征对水声目标识别具有重要意义。本文旨在通过螺旋桨空化流场的数值计算建立空化噪声特征与螺旋桨几何特征和工况特征之间的对应关系。　　 论文提出了采用基于黏性多相流理论的求解N-S方程的方法来分析螺旋桨空化噪声特征。对采用N-S方程求解螺旋桨空化流场的数值方法进行了可行性分析。利用混合网格和滑动网格技术数值求解非定常纳维—斯托克斯(N-S)方程、空泡动力学方程和RiNGκ-ε湍流方程来预报螺旋桨尾流场压力、速度和汽相体积分数的分布及变化。对E779A桨、七叶大侧斜桨和DTMB系列桨进行三维数字建模后进行空化流场的数值计算,并将其结果与相应实验结果进行对比分析。　　 与相关实验结果对比表明,采用修正的全空化模型和修正湍流黏性系数的RNGκ-ε湍流模型后提高了螺旋桨空化及尾流场涡面尾流结构数值预报的准确性。螺旋桨片空化、毂涡空化数值计算结果与相关实验基本一致,尾流场梢涡空化也初步显现。压力和速度在横截面的分布及其在尾流场各位置的变化与实验基本一致。因此,本文所用方法对螺旋桨空化流场的数值预报具有一定的可行性。本文进一步基于螺旋桨参数变化对螺旋桨流场进行特征分析。压力和速度在流场中多个位置的数值波形及其功率谱特征变化与相关实验基本一致,基本反映了尾流场非稳定转变的过程随着进速系数的减小和桨叶数的增加而加快。近尾流场的压力脉动波形特征与螺旋桨侧斜角相关。预报的尾流场压力信号叶频和轴频等特征与螺旋桨模型及设定参数一致。　　 在此基础上,论文利用球形空泡噪声模型对近似球形的螺旋桨空化进行噪声特征的数值预报。结果表明噪声低频线谱特征与螺旋桨桨叶数目和转速等状态特征基本一致。但由于目前空化形成机理尚未被完全揭示,这一方法很难对空化噪声特征进行进一步分析。此外,本文还通过E779A桨流场中压力数值信号功率谱与相应测量空化噪声信号功率谱的对比,发现二者低频线谱特征具有一定的相关性,表明空化噪声和尾流场压力脉动同样受到旋转螺旋桨的调制。最后,将流场数值压力信号功率谱特征作为空化噪声信号功率谱低频线谱特征预报的参考,并得出以下结论:螺旋桨侧斜角对噪声包括空化噪声功率谱中的轴频及其倍频和叶频幅值有一定影响。这些低频线谱幅值变化在一定程度上反映了螺旋桨侧斜角参数的变化。