本文对一种新概念船舶节能装置进行了研究,在船舶的螺旋桨后部布置一个海流发电机,利用螺旋桨的尾流推动发电机叶轮的旋转,从而带动发电机组发电。本文从设计方法和性能计算的角度出发,研究螺旋桨和桨后发电机的一体化设计方法,以常规螺旋桨和海流发电机的形式为基础,分别进行优化,从而获得由二者构成的组合式推进器。本文首先分别研究螺旋桨和桨后发电机的理论计算方法。螺旋桨的理论计算采用势流方法,基于涡格法(VLM)编制了计算程序;桨后发电机的计算采用叶素动量方法。对于在桨后工作的发电机,其来流具有高度的非均匀性和旋转速度,因此需对常规的叶素动量理论进行修改,以适应来流条件条件。其次对螺旋桨和桨后发电机进行一体化优化设计。首先对螺旋桨进行优化,设置适当的目标函数,基于遗传算法,调用螺旋桨的VLM计算程序,获得优化的螺旋桨的桨型;再用CFD完成验证计算,按CFD的计算数据确定对桨后发电机的设计要求,并输出尾流速度场作为桨后发电机计算的输入条件。同样基于遗传算法,进行桨后发电机的设计。先对二维翼型进行优化,获得高性能的二维翼型;再建立从二维到三维的优化设计方法,用于桨后发电机的设计。为体现一体化设计的效果,这里将螺旋桨的性能数据输入到发电机设计模块,用于确定发电机的设计目标函数;将螺旋桨的尾流场作为桨后发电机工作的来流条件。基于遗传算法和修正叶素动量理论,得到若干优化的发电机型式,从中选取最优的型式,作为发电机的设计方案。最后,建立组合推进器的CFD计算模型,进行一体化性能计算,从而校验设计方案,并对总体性能做出评价。