从RANS方程出发,螺旋桨设计对推力器的水动力特性进行了研究,方法主要有举升线法、举升面法、面元法等。提升线法求解精度不高,方法简单,提升面是在提升线法的基础上发展起来的,但由于其基于薄翼理论,不能准确地描述桨叶几何形状,不能准确地预测压力分布和振动特性,影响了计算精度。该方法能够较好地处理桨毂、导边和桨叶表面的声响,准确地描述螺旋桨的复杂几何形状,克服了升力线和升力面的缺点,使复杂翼身结构的离散化处理,同时消除了升力面理论中的薄翼假设带来的偏心现象,并可测量螺旋桨导边附近和横筒厚处的压力分布,改善螺旋桨的性能,提高工作效率。随着升力面理论在实际应用中的不断完善,面元法和N-S方程法逐渐成为推进器设计和流体动力预测的主流,CFD计算。尽管升力面和面元方法能成功地预测螺旋桨的水动力性能,但它们都是建立在稳态和非稳态的基础上,而忽略了势流对螺旋桨性能的影响,因此在实际工程应用中,进行修正。势流流场理论没有考虑尺度效应对实船的影响,在计算船舶之间非线性相互作用时,存在一些问题,势流流流场计算方法不能准确反映近岸船舶之间的非线性相互作用,从而严重影响了预测结果。以RANS方程为基础的计算流体力学方法为求解该问题提供了途径。
随着商业软件中RANS等式的不断出现和完善,CFD逐渐成为流体力学性能数值预测的主流方法。流场模型、网格生成、近壁模型等是流体力学研究的内容,CFD计算程序的完善提高了对复杂流动的分析能力。但是,由于CFD方法涉及物理模型的真实感、数学理论以及如何进行基准检验方案选择等复杂问题,使得CFD方法在实际应用中还存在许多不确定因素。目前CFD技术发展到今天,虽然粘流法如RANS,LES,DES已成为主流,但其势流理论仍有待深入研究。需要指出的是,紧急倒车状态下的推进器性能很难预测,而RANS方法不能模拟出强不稳定的瞬态分离流,采用LES方法可以对紧急倒车状态下的推进器性能进行仿真,并逐步改进。