提高船舶快速性是船型设计中首先要考虑的问题。在一定的Froude数范围内,兴波阻力对船体丰满度以及船型设计的其它细节非常敏感,如适当修改船型,有可能使兴波阻力明显降低。兴波阻力的这一特性使得兴波阻力的计算成为船型优化设计中的一个重要方面。水面船舶兴波问题的研究也就成为诸多学者和研究单位共同关注的一个问题。 随着高速船型的兴起,使得经典的线性兴波理论获得了新的应用空间。因此采用线性兴波理论快速准确的进行兴波阻力的预报,并在此基础上改进船型,进行船舶优化设计,是适应现代化生产需求的。 本文即采用基于Kelvin源的面元法求解航行于均匀流场中的船舶的兴波问题。数学模型的建立基于线性兴波理论,本文将Kelvin源布置在船体湿表面上,使其严格满足船体表面条件,与将源强布置在中纵剖面上的传统线性理论相比,理论更加完善。 本文兴波问题数值计算的关键点在于每块离散面元间相互诱导系数的计算,而诱导系数的数值计算中,难点就在于波函数项导数及其面积分、线积分的实现。因此本文研究的重点即是如何快速、准确的对波函数项导数及其面积分、线积分进行求解。本文首先采用分部积分对被积函数进行简化处理,然后用Gauss积分实现面元和线元上的积分,这样可以避免被积函数为高频振荡函数所带来的数值计算上的复杂性和不准确性。 本文采用上述方法计算了点源、面源在自由面上所兴起的波高,以及Wigely船型的兴波波型和兴波阻力系数。计算结果表明,本文方法计算结果与文献结果及试验数据相比吻合较好。此外,本文还通过改变θ角度划分份数、高斯节点数和自由面网格划分方式,研究如何提高本方法的计算精度和速度,使之能够成为船体型线改良和船舶优化设计的依据。