随着当代社会的发展，国际贸易的加强，海运渐渐成为货物运输最主要的方式之一。在现代化发展的节能减排的主题下，船舶作为海运的运载工具，其经济性能被提出了更高的要求。实际情况中，在航行了一段时间过后，船体表面由于污损物附着或微生物腐蚀等将变得不再光滑，这些因素必然会对船舶阻力产生影响并使其增大，特别是对船舶摩擦阻力有着更为显著的影响。因此，研究船舶阻力产生的原因及其变化规律，有利于减小船舶阻力、提高船舶经济性，对其经济性能的判断有着重要的意义。

本文将从船体污损生物入手，运用CFD仿真技术研究船型其对船舶阻力变化的影响。我们选取KCS、KVLCC2和WIGLEY三种船型，设计出不同航速和不同时间下，污损附着物在船底不同位置的分布情况，再进行CFD仿真计算，对产生污损后的船舶阻力进行分析。

目前，国内外对船舶阻力的研究有理论方法、试验方法和数值模拟等方法。理论方法是根据事实现象，对船舶力学进行抽象，并利用数学工具和基本理论进行分析。此方法虽发展迅速，有很大进展，但未被普遍运用于船舶设计和制造中。试验方法分为船模试验和实船试验。船模试验是通过对实船模型进行一定比例的缩放，在试验水池中模拟实船运动，测量所需要的数据，具有经济、简单的特点。而实船试验则根据船模试验结果，预测在实船在实际航行情况下的各种性能是否达标，经济花费较大。数值模拟是随计算流体力学的不断完善，计算机技术的提升而产生的试验方法。利用与改进新的计算方法和已有的计算方法，如有限体积法和差分法等。随之出现的可运用于船体周围流场模拟和阻力计算的软件，如FLUENT和CFX等，在船舶阻力的研究中发挥着越来越重要的作用。

此外，国内外研究发现，海洋污损生物附着在船体表面会给船舶运营带来巨大的损失，负面影响主要表现在增大船舶航行阻力、增加燃油消耗量、加剧船体腐蚀等方面。但航行中的船舶，污损生物基本覆盖于浸水部位，但不同部位的污损生物程度不同，船首、船尾和船体存在较大差异。与此同时，浸水深度的不同、光照的不同、海洋生物的物种多样性、污损生物对环境适应能力不同，对船体造成的阻力影响程度不同。

2. 研究的基本内容与方案

目前，物理模型实验仍是研究船舶阻力的重要手段。随着基础理论的完善与计算机性能的提升，计算流体力学技术在船舶领域得到了广泛应用。本论文将利用CFD技术研究沿海船舶阻力，通过海洋附着物污损对沿海船舶阻力影响，推广到船壳污损对沿海船舶阻力、经济性能的影响，重点分析有无船体污损对沿海船舶摩擦阻力的比较、船体表面粗糙度的增阻影响、摩擦阻力补偿系数、船体污损在不同船速下对阻力的影响等影响船舶经济性的因素，并提供速度分布，压力场分布等物理实验难以测算的信息，直观展示船体污损对沿海船舶阻力的影响，进而保证船舶航行安全，提升运输经济性。

（1）利用Solidworks软件对KCS、KVLCC2和WIGLEY的标准船模进行三维建模，导入STAR-CCM中行网格的划分，再导入FLUENT中进行CFD仿真计算，进行船模试验，对照试验结果验证仿真精度。 （2）查阅资料，研究船体表面污损生物（藤壶）的形成过程、对污损生物附着的影响因素、以及污损生物的主要分布位置。

（3）设置污损生物的模拟参数，对污损生物附着的船模进行3D建模，进行CFD仿真计算。

（4）将污损后的仿真计算结果与未受损的船模实验结果进行比较，归纳总结船体污损对船舶阻力的影响。