随着全球经济的飞速发展,世界各国之间的贸易越来越频繁,对海上贸易运输的需求越来越高。然而在全球不可再生能源日益紧缺的状况下,海上运输成本越来越高,怎样降低船舶在海上运输环节的成本越来越重要。目前,降低海上运输成本主要的手段是降低船舶在运输过程中的燃料消耗,主要降低船舶能源消耗的方式有:降低船舶航行中的阻力、吸收船舶周围的波浪能量作为推进船舶的部分能量。这两种方式一般都需要在不改变已有船型的基础上在船舶周围安装附体。船舶节能附体主要是通过改善船体周围的流场来降低船舶在航行时的阻力。而利用波浪能量的装置(波浪推进装置)是吸收船舶周围的波浪能量转换为推进船舶前进的能量。随着CFD技术的不断发展,利用CFD数值仿真技术来预报船舶水动力性能在船舶行业中越来越受到欢迎,这为本文研究改善被动式波浪推进装置提供了技术条件。本文基于STAR-CCM+数值仿真软件以NACA0015型水翼为原型,对其在不同波长、波高规则波中以及不同入水深度下的推进性能进行数值研究,并提出了一种推进性能良好的被动式波浪推进装置,并最终将该装置加装在KCS船模上进行数值仿真研究。本文主要的研究内容包括:(1)研究了前缘凸起结构对水翼推力性能的影响。本部分以NACA0015水翼为基础将水翼前缘做凸起处理并进行数值模拟。并且进一步分析出前缘凸起及其分布长度各参数对水翼推进性能的影响规律,最后结合仿真结果得到了凸起结构对水翼平均推力影响规律。(2)以新式组合辅助推进装置为研究对象,运用STAR-CCM+软件进行水动力性能仿真计算。分别计算了带有前缘凸起的水翼在安装浮子后,水翼在不同入水深度、不同波浪参数下以及浮子与水翼之间不同间距下的水动力性能。通过对比各工况下水翼产生的平均推力,总结分析得出了推进性能优良的前缘带有凸起的水翼与浮子组合的新形式。(3)基于CFD数值仿真软件对加装新式组合辅助推进装置的船模在规则波中航行进行数值仿真。在建立的三维数值波浪水池中分别计算了KCS裸船、加装新式波浪辅助推进装置后在同一工况下的船舶阻力性能、螺旋桨推力性能、波浪辅助推进装置的推力性能,以及加装新式组合辅助推进装置对船舶在规则波中运动响应的影响。最后对比分析计算结果验证了新式波浪辅助推进装置不但能为船舶提供辅助推力,还能改善船舶在波浪中航行的运动响应。