船体型优化关键：快速贴体网格Dawson法在兴波阻力预报中的应用

船体兴波阻力快速预报方法研究是一种关键的船型优化设计技术，它主要依赖于定常兴波理论的求解，包括Rankine源面元法（Dawson法）、Neumann-Michell理论和计算流体动力学(CFD)。Dawson法由Dawson首先提出，通过在自由面和船体表面布置Rankine源1/r来解决定常兴波问题，这种方法在船舶兴波阻力预测方面表现出色，如Tarafder等人的改进版方法在Wigley和S60船型上的应用，其预报值与实验数据吻合度较高。 国内的研究者也积极应用Dawson法，例如张宝吉等人对高速水面舰船进行优化设计，程京普改进了方法采用静水面贴体网格，范井峰则用于预报小水线面双体船的性能参数。何广华的工作则关注于水下航行体，通过Newman解析法求解Rankine源，专注于兴波尾迹和阻力的快速分析。 然而，尽管Dawson法在实践中取得显著成效，传统的CFD方法因其计算时间过长（数小时甚至更久），在船型优化设计的高效需求面前显得不足。为了提高计算效率，本文特别强调了基于贴体网格的Dawson方法计算程序的开发，引入了加速大规模并行计算(AMP)技术。这一创新使得船体兴波阻力的预报能够在数十秒内完成，显著提升了在船舶初步设计和船型优化阶段的实用价值。 1.1兴波理论部分，文章使用C++语言自编程开发，这不仅体现了对理论的理解深度，还展示了对计算效率的重视。程序设计中会涉及复杂的数学模型，如势流理论中的Rankine源模型，以及如何将这些理论转化为实际的数值离散方法，如贴体网格的使用和大规模并行处理策略。 总结来说，本研究的核心内容是提升船体兴波阻力的快速预报能力，通过优化计算方法，尤其是在大规模并行计算的支持下，大幅缩短了计算时间，从而为船舶设计提供了强大的工具。同时，研究还涵盖了理论基础、数值离散模型和实际应用的结合，展示了作者在该领域的深入理解和实践能力。