船舶在海面航行时会受到多种力作用而产生复杂的六自由度运动,其中横摇运动最容易发生也最危险,因此在六自由度运动中最为重要。一直以来,各国学者都致力于对船舶横摇的研究,横摇运动却由于粘性效应明显,运动过程中存在很大非线性,因此采用势流理论对其进行研究并不理想。目前国内外学者对船舶横摇运动的研究主要集中在横摇总阻尼预报上,而对其各组成成分却没有进行单独细致的分析。其中,漩涡阻尼作为横摇总阻尼的重要组成成分,与舭部漩涡的产生和耗散有着密切联系,因此,本文将研究船舶在发生强迫横摇时由于强烈的粘性效应而产生的流动分离、漩涡运动及其相互干扰等问题。本文将采用物理试验-数值模拟相结合的方法研究横摇参数对横摇流场的影响。首先基于OpenFOAM开源软件,采用RANS方法、VOF方法、动网格技术和SST k-ω湍流模型对船舶强迫横摇进行数值模拟,接着讨论了二维情况下横摇周期和横摇幅值对横摇流场的影响以及大幅横摇下流场的流动特征,最后介绍了项目组牵头开展的三维船模强迫横摇试验,并将该试验的数据处理结果与第六章数值模拟结果进行比对,证明数值模拟的可靠性,研究航速等不同横摇参数对三维船舶横摇流场的影响。研究表明,在船舶强迫横摇流场中,流场涡量随着横摇幅值的增大而增大,随着横摇周期的增大而减小;在船舶大幅横摇时,舭龙骨的出入水造成了强烈的流动分离,漩涡间复杂的相互干扰导致漩涡脱落速度加快,并对漩涡分离点的位置产生影响;相同航速下,横摇幅值越大,流场的涡量越大;相同横摇幅值下,有航速时船体周围涡量较零航速时大,且航速的存在增加了漩涡向后运动的速度,使得漩涡呈现明显的三维特性,漩涡运动和耗散加快,增强了船体与周围流体的能量交换,使得横摇阻尼力矩和横摇阻尼系数大幅增大。