对于军事舰艇,优异的螺旋桨噪声性能可以提高其隐蔽性,而对于民用船舶,良好的噪声性能够提高居住的舒适性,因此螺旋桨噪声研究对军船和民船都具有重要意义。复合材料螺旋桨具有质量轻、高阻尼、耐冲击、低噪音及可设计性强等诸多优点,已在国外军民用舰船上获得了较多的应用,而国内的研究与应用相对滞后。本文主要采用数值方法,对复合材料螺旋桨流固耦合及噪声性能展开了研究。首先,采用ACP构建复合材料螺旋桨有限元模型,并应用运动参考系和动网格技术模拟流场中螺旋桨转动及桨叶变形,结合雷诺平均方程法(RANS)和有限元法(FEM)分别求解流场和结构场,实现了船用复合材料螺旋桨在均匀流场中双向流固耦合计算。考虑耦合效应,计算了高韧性树脂桨的敞水性能,并与模型试验结果进行了比较,二者敞水性能吻合较好,验证了均匀流场中螺旋桨流固耦合数值计算方法的有效性。基于该流固耦合计算平台,对碳纤维复合材料螺旋桨(CFP复材桨)的敞水性能及结构稳态响应进行数值分析,结果表明与刚性桨相比,在高进速系数轻负荷下,因变形量较小两者水动力系数基本相当,而在低进速系数重负荷下,桨叶螺距、推力系数和扭矩系数均出现了较小的增加。随后,采用RANS-FEM耦合方法,并结合滑移网格和动网格技术,实现了复合材料螺旋桨在非均匀流场中的双向瞬态流固耦合计算。以HSP桨为对象,不考虑耦合效应,对其在非均匀流场中的水动力性能进行了数值计算,与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑耦合效应并改变材料和纤维铺层角度,讨论了纤维材料和纤维铺层角度对螺旋桨水动力性能、结构动态响应及强度的影响规律。最后,将非均匀流场中复合材料螺旋桨桨叶结构的振动响应和流场中桨叶表面非定常脉动压力分别作为振动噪声和流噪声计算的输入数据,采用声学边界元方法及扇声源理论分别对复合材料螺旋桨的振动噪声和流噪声进行了计算。结果表明,流固耦合效应对振动噪声和流噪声影响均较为显著,而桨叶纤维材料和纤维铺层角度对流噪声影响较小,但对振动噪声影响较大。因此,通过合理地选取纤维材料和优化纤维铺层角度能够在不增加流噪声的情况下降低结构振动噪声进而降低总噪声,为降低复合材料螺旋桨总噪声提供了一种思路。