随着全球能源危机的加剧,使得船舶运营成本越来越高,因此降低运营成本成为了船舶行业的主要课题之一。船舶节能技术的研究始于20世纪70年代,这些技术归纳起来有两种:阻力和推进综合性能优良的新船型和水动力附加节能装置。本文研究的螺旋桨前置预旋定子属于后者,它作用的基本原理是使螺旋桨进流预旋、减小桨后周向诱导速度,使螺旋桨尾流中的旋转能量部分回收,同时改善螺旋桨进流,使船体与螺旋桨之间更匹配,以达到一定的节能效果。本学位论文首先基于升力面涡格法与RANS方程,以预旋定子为研究对象,进行了敞水螺旋桨、船模拖航、船模自航数值模拟,其中螺旋桨采用了滑移网格技术,湍流方程采用RNG k-ε模型与SST k-ω模型,并分析了船体表面及其附体表面的压力分布与流场。通过对比自航推进因子,分析了预旋定子的节能机理,验证了预旋定子的节能效果。在此基础上采用升力面环量理论对预旋定子进行了优化设计。通过改变定子叶片的偏转角度,获得了不同形式的定子,并分别计算了各种定子形式下的自航因子。同时采用升力面方法计算了自航状态下各定子与螺旋桨的数值环量,分析了船身效率、相对旋转效率及推进效率随定子与螺旋桨环量比的变化趋势。通过比较不同定子形式下螺旋桨的推进效率,得出了预旋定子相对螺旋桨环量的最优环量比值范围,为定子的优化设计提供了理论依据。最后,采用某化学品船及其配型的螺旋桨对该结论进行了数值验证,证明了该优化原则的适用性。本学位论文采用的数值方法能够较为合理地计算船舶及其附体的水动力性能,研究预旋定子的节能效果,对预旋定子的理论设计具有一定的参考价值。