空气螺旋桨推进船理论与应用介绍

　　从航空启蒙时代起，空气螺旋桨技术的发展就和飞机的发展紧密相联。目前空气螺旋桨不仅应用于一般飞机上，还广泛应用于飞艇和直升机上，后者的升力就全靠螺旋桨产生。此外它还应用于地面效应飞行器或游艇上。

　　在其他工业领域，如水平轴式风力发电机以及家用电扇等产品亦都是根据空气螺旋桨的原理发展起来的。空气螺旋桨有着广阔的应用领域。

　　空气螺旋桨的理论：

　　1.基于力学原理得出的螺旋桨气动理论

　　将流体力学的动量和动量矩定理直接应用到螺旋桨所排斥的气流上去，较成功地研究了理想流体的气动特性。在这种理论中，包括有螺旋桨动量理论(理想推进器理论，不计气流的环向速度)和理想螺旋桨理论(计入气流的环向速度，引入动量距定理)。但是这些理论只能将功率和拉力与螺旋桨在气流中所激起的速度建立联系，而不能把桨叶的几何尺寸与它们在气流中所激起的速度联系起来。因此，这些理论并没有设计上的意义，也就是说，根据它们不可能设计出螺旋桨来。但是，即使在这种情况下，这些理论仍得到许多实际应用。

　　2.螺旋桨叶素理论

　　把螺旋桨的桨叶当做旋转的机翼建立的理论，这种理论也称为孤立桨叶理论(螺旋桨叶素理论)。同样地，这种理也不能用来设计螺旋桨，而仅能给出某些关系。

　　3.动量和叶素的联合理论

　　这种理论对螺旋桨所激起的气流，一方面按照理想螺旋桨理论来求得，另一方面按照机翼气动力数据来决定。这样，就建立了气流与桨叶尺寸及桨叶形状之间的关系。

　　4.螺旋桨的涡流理论

　　这种理论主要依据儒可夫斯基的涡流理论和Prandlt的有限翼展理论，把绕过螺旋桨的气流看做由各个单独桨叶所激起的涡流场和相应的诱导速度场组成，通过利用涡流理论和有限翼展理论，建立起桨叶几何特性与气动力之间的关系，在螺旋桨气动设计中得到广泛的应用。在此基础上建立了升力线和升力面计算方法(数值模拟)。

　　5.螺旋桨数值模拟

　　利用流体力学N-S方程组和数值离散技术，直接用数值模拟绕过螺旋桨的速度场，然后通过数值积分计算螺旋桨的拉力、转矩和功率等，特别对优化螺旋桨几何尺寸，详细了解螺旋桨的绕流细节十分有效。

　　6.螺旋桨的相似理论

　　利用流体力学相似性理论，将小尺寸螺旋桨风洞实验获得的气动特性换算到另一个大尺寸的螺旋桨上去，从而得到对大尺寸螺旋桨的了解和认识，这是螺旋桨设计和研究中很重要的方法，对螺旋桨的发展和应用起着十分重要的作用。

　　总括以上所述：前面两种螺旋桨的理论，仅能一般研究，并且对于某些个别问题还有些实用的价值。随后两种理论，可以用来设计新的螺旋桨和进行关于它的较深研究。最后一种理论，是根据已经做好的模型螺旋桨的试验结果所得出的，可以用来检查根据上述两种理论所制成的螺旋桨的空气动力特性，以及作为在不同要求下选择螺旋桨之用。