随着我国海军的日益强大和海运的日趋繁荣,船行波的研究引起人们越来越多地关注。随着对船行波研究的深入,船行波的三维可视化研究成为新的研究课题。船行波的三维可视化仿真是虚拟海洋环境不可或缺的一部分,构建逼真的三维船行波在军事、工程、游戏、广告中有着广泛的应用,具有重要的研究价值和应用前景。论文主要完成了以下四个方面的工作:首先在介绍了波浪的基本知识与当前波浪模拟常用方法的基础上,从随机波浪构造模型出发,利用海浪谱和分形的方法对海浪进行了三维可视化仿真;其次,对船行波进行了仿真。从经典的Kelvin模型出发对船行波进行仿真,把船行波积分分为了船艏和船艉两部分,并把船艏部分的水粘性对船行波的影响考虑进去,使得船行波仿真更加真实;在求解积分方程时采用了收敛速度较快的龙贝格积分法,并最终实现了船行波的三维可视化仿真;第三,介绍了内波和湍流的形成机理,介绍了船舶的内波尾迹。在介绍了湍流数值模拟常用模型的基础上,对湍流建立了简单模型,利用MATLAB对模型进行了仿真;最后,对海面环境的自然现象进行了仿真。利用分形的方法实现了对云彩的仿真,海雾的仿真利用OPENGL来实现,利用粒子系统实现对雨、雪的仿真,对海面环境的仿真可以增强海面的逼真度和真实感。