CATIA二次开发是指对已有软件功能的扩充或者根据特殊需要组合扩展进而形成更加专业或是新的功能,让CATIA的功能更加符合技术人员的使用,增加便捷性、提高效率。本文使用CAA C++二次开发技术在CATIA V6的平台上开发了一套舵设计系统,可以针对两套不同的舵型实现各自的功能。其中一套子系统针对的是NACA型横剖面的半悬挂舵,在设计规范的要求下,设计人员可以根据船尾的空间以及挂舵臂的位置,通过交互式的对话框操作界面,可以输入相应的数据,参数化生成尺寸合适的舵几何模型。另一套子系统针对的是NACA型横剖面的平衡舵、悬挂舵系统,在设计规范的要求下,为了得到匹配舵叶的相关舵设备的尺寸参数,作为初步设计时的参考,本文利用计算流体力学软件STAR-CCM+对矩形舵在船桨后的升力性能开展研究。以NACA0015翼型剖面舵为研究对象,船体为KCS,螺旋桨为KP505,采用有限体积法和SST k-ω湍流模型计算了敞水舵、船后舵、桨后舵和船桨后舵在舵角为5、10、15、20时的水动力系数。采用VOF方法捕捉自由液面,并分别采用MRF法和滑移网格的方法来数值模拟螺旋桨的稳态解和瞬时解。数值模拟结果表明,经验公式预报的船桨后舵升力性能过于保守,而经验公式预报的船体单独作用下舵的升力性能、螺旋桨单独作用下舵的升力性能偏差较小,原因是经验公式仅简单地把船桨单独作用前后串联,忽略了船-桨联合作用的有利效果,严重低估了船桨后舵的升力性能。同时,浸没自由液面的深度、桨-舵之间的距离和舵的转向都会影响到舵的水动力性能。作用于舵上的流体水动力以及由此产生的水动力矩,不仅和舵的几何参数有关,还与舵的工作状态有关。在本文舵的设计系统中,舵的升力性能主要是基于敞水舵的实验数据,在经验公式提出的船体伴流影响系数、螺旋桨尾流影响系数的基础上,根据船桨后舵数值模拟的结果,添加了一项裕度为2倍的修正系数,这样既保证了船舶对于舵升力性能的要求,也不会因低估舵的升力性能而造成浪费。