甲板上浪通常是指当船舶遭遇波浪,来波作用于船体并超越干舷,海水冲上甲板的现象。甲板上浪发生时,水体会对甲板上的设备、货物和上层建筑等造成破坏。在高速航行状态下,严重的甲板上浪甚至可能导致船舶的倾覆。很久以来甲板上浪现象一直受到船舶与海洋工程界的关注,然而甲板上浪问题是一种强非线性问题,数学上极难求解,物理现象十分复杂,以往理论和数值研究工作仅是在一定程度上对甲板上浪进行描述,其发生机理也尚未给出适当解释,不能直接用于解决实际的工程问题。随着计算机技术的高速发展,数值模拟成为研究和解决甲板上浪问题的一种重要手段,充分利用现有的理论和数值研究的成果,结合传统的船舶水动力分析方法的优势,将是一种可以解决现实工程问题的有效方法,具有广阔的应用前景。本文在系统地回顾和总结了甲板上浪问题的发展历程和目前国内外研究进展的基础上,就船舶的甲板上浪问题开展了如下的研究工作:首先,本文利用势流理论方法和CFD技术各自的优势建立了一种能够快速、准确地再现甲板上浪现象的数值方法。针对工程实际应用,建立了计入整船运动的局部船艏甲板上浪的计算模型,对在迎浪工况下高速行驶的S175船甲板上浪现象进行了三维的数值模拟。该方法基于Fluent软件的二次开发,并利用动网格方法计入了船体的运动规律,再现了甲板上浪现象发生时水体在甲板上的流动与冲击,数值模拟结果与试验吻合良好。该方法使用的网格数量少,计算效率高,对于进一步进行船型优化设计,特别是船艏的线型设计提供了基础。其次,基于以上的数值模拟方法,在无航速和有航速两种不同的状态下对船艏部外飘角进行了改变,讨论了船艏外飘对于甲板上浪产生的影响。通过数值计算得到不同工况下甲板上浪时水体的流动以及甲板结构物受到的载荷,并对结果进行分析,表明了该方法在甲板上浪问题的研究应用方面有效和方便的特点。研究结果表明,本文的方法能够对船体甲板上浪现象进行模拟再现,且具有计算时间短,计算效率高的特点,可现实的解决工程实际问题。同时该方法能够对影响船舶甲板上浪的因素进行快速有效的分析对比,可广泛应用于船艏甲板上浪问题的研究。