摘要: 超大型集装箱船对推进效率要求极高，且伴流场复杂，常规螺旋桨在梢涡空泡和效率提升方面面临挑战。环形螺旋桨凭借其独特的梢部环形结构，在控制梢部流动、抑制梢涡空泡和增强结构刚度方面展现出潜力，但其在超大型集装箱船复杂伴流场中的适应性、性能增益及设计优化策略亟需深入研究。本文基于超大型集装箱船船型，首先采用 STAR-CCM+软件，结合MRF方法和SST k-ω湍流模型，建立考虑实际船体伴流场的环形螺旋桨-船体一体化数值模拟方法，并验证其精度。随后，设计并优化一款适用于目标船型的五叶环形螺旋桨，系统比较其与同工况下常规高效桨的水动力性能（推力、扭矩、效率）及空泡特性。研究表明，建立船-环形桨一体化数值方法能有效捕捉复杂伴流场中的相互作用。优化后的环形螺旋桨在目标船设计航速下显著抑制了梢涡空泡的发生范围和强度。流场分析揭示，环形结构在船后伴流场中依然有效调控了梢部流动，其内部形成的低压区具有稳定流场的作用，并产生了与常规桨不同的尾涡脱落模式，有助于降低脉动压力。本文建立的数值模拟方法和优化设计流程为环形螺旋桨的设计验证提供数据支撑，揭示的流动机制为后续优化设计奠定基础。