随着燃油成本的上涨和国际公约对船舶废气管控力度的加大,船舶利用风帆辅助航行凭借其成本低廉,绿色环保等优点获得了航运界和船舶工业界的关注。帆是风帆助航船舶的核心,决定了风帆助航船舶效率及控制策略。本文设计了一种襟翼式风帆,又称为风翼,通过计算流体力学(CFD)分析风翼参数对其的升阻力特性影响的规律,选择合适的风翼参数,提高助航效果,并对实际状态下的船舶存在控制误差和侧倾时的推力减额进行计算。本文首先分析了现代运输船舶利用风能的特点,得出了在逆风时提高风翼升力、增加升阻比是风翼的设计关键。因此本文根据飞机增升装置设计了风翼的气动形式,并通过选择合适的翼型参数,设计转帆和降帆机构使其适合船舶加装,并针对母型船“文竹海”号散货轮设计了风翼的主尺度。然后对CFD的网格参数和求解器参数进行了比较研究,得出了适合该问题求解的参数设置。基于CFD分别对风翼的缝翼参数和襟翼参数进行了研究,采用控制变量法对研究单个参数对风翼的升、阻力特性以及它们对推力的影响规律,得出合适的设计参数,根据CFD数值结果显示,最大推力系数达到了2.94,在10m/s相对风速下最大推力可达到130KN,在部分风向下动力性能优于其他种类的风帆形式,具有良好的推进效率。最后本文分析了在实际工作状态下,即存在迎角偏差、侧倾以及变风速时风翼的推力减额。计算结果得出偏差越大,侧倾角度越大,推力性能减少也越大。迎角偏差4度,侧倾5度造成的船舶推力减额约为6-8%,而风速对风翼的气动性能影响较小,可忽略不计。