1. 目的及意义

内河船舶在浅水航道航行以及海船出入港口，或在近海位置航行时，均处于有限水深的环境下，船体周围的流场，兴波情况及船舶运动姿态较深水都会产生较大的改变，使得船舶的各项操作性能下降，易于引发事故。船舶在浅水环境下与深水环境下相比存在明显的流场及水动力性能差异，同时航运业的飞速发展导致了浅水航道的拥挤现状，这些问题的存在使得研究浅水下船舶的航行性能尤为重要。早在80年代，国际海事组织对船舶在限制航道中航行的各项性能研究工作就予以了高度的重视，各国水池进行了拖曳实验对比深浅水下船舶的性能。

当船舶在浅水中航行时，相较深水环境剩余水深减小，船底回流速度增大，船体表面压力减小，产生船体下沉，纵倾，阻力增加，这将增加船舶发生触底事故的可能性。且水深有限时，按照有限水深的波浪理论，浅水中的波速将不仅仅与波长有关，而且与水深有关，见式:

浅水下波长相同的波浪将发生失速现象，深水中波速与船速相同，对浅水中船舶，若要产生与深水中相同波长的波，则波速下降，即船速也下降，表明兴波阻力增大；若要在浅水中保持与深水相同的航速，则浅水中波长必然较大，兴波能量较大，也表明兴波阻力增大。同时船行波系的横波与散波波峰交点的连线与纵中剖面间的夹角β将会随着水深傅汝德数Fr_h改变，亚临界速度区（Fr_hlt;1.0）时，β角将随Fr_h的增大而增大，临界速度区（Fr_h≈1.0）时，横波散波合并，在船前出现以高于船速向前传播的孤立波，超临界速度区（Fr_hgt;1.0）时，船速超过水波的极限移动速度，横波消失，只剩下散波，这时兴波阻力反而会急速减小，β角也将减小。浅水环境下，船舶周围流场，船行波波形，波高，波速均会发生相应改变，船舶间相互作用增大，对浅水下船舶操纵提出了新的要求。

随着高速计算机的发展，使用计算机辅助船舶研究越发广泛，计算流体力学（Computational Fluid Dynamic, CFD）被运用到了船舶流体力学中。与水池实验相比，CFD技术能更好地捕捉船舶流场细节，且节约成本，易于完成重复性实验。根据流体特性，流动可以分为无粘和粘性流动，船舶CFD也有相应的势流计算和粘性流计算之分。势流计算简易，计算量小，主要应用与压阻力及兴波的计算之中，近些年随着RANS方程及VOF捕捉自由液面方法的发展，粘性流计算方法也被广泛地运用到了船舶兴波特性的计算中。其与势流方法相比，所需计算量大，但能够反应船舶周围真实的流场情况并且考虑到了粘性与重力之间的相互影响。