如何對水下螺旋槳（推進器）的設計進行優化改進？

01-11

關於水下螺旋槳（推進器）的重新設計（優化）的問題。以前的螺旋槳是現成採購的，發現效果不是很好，原來的尺寸是直徑40cm，高度10cm, 3葉，頁面為圓片狀的螺旋槳。想要重新設計一下，提高效率，直徑高度不變，但是槳葉數量，槳葉形狀面積，槳葉角度等如何設計能提高效率。想要產生水流速度1.5-2m/s（最大）。
希望大家能提些意見如何進行優化改進，幫忙設計一下。

不知道是因為知乎上沒有多少搞優化的朋友，還是大家都深諳」If you are specialized at something, never do it for free." 之行業規則，抗釣魚能力極強，半天未有乾貨。不像隔壁建築設計行業，簡直成了狂歡：

設計院也不敢接的建築設計，挑戰知乎業內大牛？ - 建築學

作為一個unspecialized的流體狗，既然被邀請了，只能強行水一發。

首先要打擊一下題主，這個問題雖然看起來挺簡單，但是想漂亮地做下來工作量是很大的，有多大呢？最起碼能水出一個碩士學位論文來。我順手搜了一下知網，尼瑪果然已經有人變著花樣寫過了：

這是知乎上幾個鍵盤俠打打嘴炮就能辦成的嗎？即使沒錢來表示對人家工作的尊重，我們至少也能從精神上表示下對人家工作的尊重嘛。

所以，我覺得最靠tu譜hao的做法就是：花錢，就找上面幾個論文作者或者其導師就行。不想花錢的話就老老實實讀人家的文章，不懂的地方和作者聯繫。如果能碰運氣能找到自己需要的，就拿來直接用了，再不濟也能了解一下基本的工作流程嘛。

看題目評論區里有人提OPENFOAM，但據我所知OPENFOAM僅僅是CFD計算，未集成有效的優化工具。題主需要知道優化問題不單純等於CFD，其實CFD只是優化工具鏈中的一環，為了實現一套完整的優化過程，你不僅需要有CFD工具，還要參數化工具，以及配套的優化搜索技術，後兩者是優化設計的關鍵。如果只是單純CFD盲算來找最優解，基本不可能支撐起足夠的設計變數足夠的搜索空間的。要知道CFD計算量很大，即使是用成熟的優化工具來做，典型優化問題的計算量通常是對應CFD問題計算量的幾十倍到數百倍，並隨著設計參數數目的增加指數爆炸。

如果題主真心屬於喜歡折騰的類型，可以玩玩斯坦福大學的程序SU2，基於伴隨優化方法的開源程序。這個軟體的好處是免費，而且集成了CFD、參數化、優化搜索一套工具鏈，社區比較活躍。其採用的伴隨優化技術也是非常高級的技術，效率很高。缺點是學習成本高

商用軟體里，有優化模塊除了ANSYS的workbench，還有STAR-CCM+，isight等。STAR-CCM+集成了建模、網格自動生成、CFD計算、優化一套工具鏈，文檔齊全，操作非常傻瓜，培訓教材不少，上手難度比ANSYS低。但是考慮到題主沒CFD以及優化方面的基礎，上手難度也低不到哪裡去。

被許多流體力學其他方向邀請，實在答不上，忽然發現這個題目是我本家啊⊙▽⊙

俺正在搞螺旋槳優化設計問題，先簡要回答下，等後天答辯完再來填坑……

圖中這個槳看起來好像4119槳啊，效率應該低不到哪兒吧……另外題主沒說用在哪啊，用在小船上，還是水下潛器……效果不好是哪裡不好，效率低呢還是壓根推不動，這是兩碼事，前者僅僅是優化的問題，後者就不僅僅了～

傳統勢流里的升力線、升力面、面元法以及現在流行的各種CFD軟體都可以做優化，但不都可以做設計……

姜傑出說的差不多了，能用的工具就是那麼多

看題主的意思是要把買來的槳優化一下，這個首先得把這個槳幾個形狀輸入計算機吧，然後算一下性能，看一看流場，想想調整方向，設定優化參數，放到整合的優化軟體中找最優，說實話，對於螺旋槳全局優化，國際上不敢亂說，國內還沒有人能做到，一同學在做這方面的第一個吃螃蟹的人，但也僅僅是做十分微小的幾個參數的優化，我對比表示非常不樂觀……

重新根據升力線方法進行優化設計，這條路子比較成熟了，MIT開發的Openprop軟體包可以進行完整的優化設計過程，最後導出槳葉的幾何，題主下載用就好了，免費的……關鍵是，一分鐘就可以搞定，快～

建議，給不出來，工程經驗不豐富，做不到瞅一眼就知道往哪兒改～但你把槳給我我也是可以給你做優化設計滴，恩，搞理論設計就是這個目的，先就醬～

最後問一句，買的時候匹配推力了嗎？如果沒有，買個匹配的就解決了～

謝邀。前面答主已經說的差不多了。螺旋槳設計這個事兒吧它系統性比較強，強調船-機-槳匹配。所以題主說「發現效果不是很好」，不一定是槳的問題，匹配對了么？這麼問是因為3葉槳一般效率都不低的，可能沒有匹配到最佳工況。

負責任的回答：

如果題主不懂船舶推進、螺旋槳設計和cfd，最好別自己優化了，聯繫供貨商重新配一個吧。選槳之前請注意把船體阻力、設計航速，主機功率、轉速，螺旋槳指標要求等弄清楚，方便供貨商正確匹配。具體需要什麼參數他們會告訴你的，總之盡量提供正確的參數和合理的指標。

不負責任的回答：

注意，由於不清楚題主船機槳具體情況，以下屬推測，不保證效果，不保證不會影響其他性能。

1. 增大直徑，降低轉速。（保持收到功率不變；可能需要換變速箱）想提高效率這樣比較簡單粗暴和有效。題主考慮下放鬆直徑和轉速限制？

2.直徑轉速都不動的話，把螺距角減小一點試試，1~2°應該就可以看出效果了。如果葉片材料比較軟的話可以試試這個簡單驗證方法：拿個不用的槳，把葉片導邊5~10%弦長往壓力面掰個1~2°，裝上試。

對於這類問題，值乎試試？

看題主的圖片應當用的是小型掛機，沒有必要去弄優化，淘寶上有很多現成的

如果要重新設計的話，且不說你能不能設計，更別說優化，跟要緊的是還要重新開模具，很麻煩

而且我估計題主壓根就沒有必要去優化

只要該螺旋槳與你的小船匹配，就可以發揮螺旋槳的最佳效率

就不深入了，是個大坑

幾何參數化，求解器，優化器。用SU2平台不錯。不過，水下螺旋槳是不是還要考慮剛度，變形問題。

難道不是採購的花錢少才只能買到普通的嗎？？何必自己設計自己加工，那樣不一定比買貴點專業點的螺旋槳省錢啊