波浪增阻会引起船舶失速现象,从而影响船舶的快速性。如何准确预报船舶波浪增阻,一直是船舶与海洋工程领域人们所关注的热点问题,也是设计综合航行性能优良船舶的必需。传统的研究大多只关注船舶迎浪航行时的波浪增阻及船体运动,但在实际海况中航行时,船舶无法始终维持迎浪状态。因此,开展不同浪向角下波浪增阻的研究预报具有重要的学术意义和工程应用价值。本文基于粘流理论和自由液面追踪技术—VOF(Volume of Fluid)法,以不可压缩流体的连续方程和N-S方程及船舶运动方程为基本方程,建立了船舶波浪增阻的数值模型,借助软件FINE/Marine,对Wigley船及S175集装箱船在波浪中增阻特性进行了较为系统研究。论文主要工作及结论如下:(1)基于波浪理论和CFD软件FINE/Marine建立了具有造波和消波功能的三维数值波浪水池,在船艏附近位置设置浪高仪,将得到的波形时历曲线与理论值进行比较,验证了数值水池的可靠性。(2)对Wigley船型的波浪增阻问题进行数值模拟,模拟了不同波长工况下船体的垂荡及纵摇运动,数值计算结果与试验值对比良好,说明本文数值求解波浪增阻的方法可行。(3)通过Wigley船和S175集装箱船在规则波中运动的数值模拟,分析了浪向角对船舶波浪增阻及运动响应的影响。在规则波中,不同船型波浪增阻存在类似变化规律:随着浪向角的增大波浪增阻逐渐增加,在60°浪向角时波浪增阻达到最大值;当航速增大时,不同浪向角下船舶波浪增阻增加。将多个浪向角下船舶波浪增阻占总阻力的比值进行比较得出:波浪增阻在总阻力中占据较大比例,即使在横浪时,波浪增阻在总阻力中所占比例最小也超过10%。(4)分析Wigley船在不规则波中迎浪及斜浪航行时的船体运动响应和波浪增阻。船舶在不规则波中航行时,浪向角对船舶纵摇运动的影响并不明显,而对垂荡及横摇运动会产生较大影响,当浪向角达到一定角度时,可能会由于横摇运动太大导致船舶倾覆;此外,浪向角也会对波浪增阻产生一定影响,波浪增阻随着浪向角增加而增大。