近年来,随着全球经济的快速发展,各地区的相互贸易也日趋频繁,航运业起到了举足轻重的作用。从船舶的经济性能与节约资源的角度考虑,为提高船舶水动力性能,一个良好的船体型线是必不可少的。此外,由于货运量巨大与货运任务的时限问题,单船的货物运输已经不能解决客户巨大的贸易需求,船舶的编队化航行越来越被人们重视并应用到实际运输任务中,根据许多自然界中的现象如大雁南飞和鱼群遨游可知,群体运动现象存在能耗较低的排列方式,因此船舶编队航行时亦存在节能率高的编队队形。船体型线优化设计是船舶设计阶段必不可少的环节。实现船体三维曲面的变形成为船体型线优化设计首先需要解决的一个关键技术问题。本文采用一种基于NURBS曲线曲面基本理论的船体三维曲面修改技术--自融合方法,通过对母船型的基础横剖面进行融合操作得到新船型的基础横剖面,并对其进行插值得到新船型三维曲面,实现船体三维曲面的变形。其次,采用具有预报精度高、周期短、成本低廉等特点的CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对新船型进行水动力性能预报。利用试验设计科学有效的给出样本点,结合自融合方法与CFD技术通过搭建自动化计算平台实现对每组样本点的仿真计算,将得到的数值计算结果结合近似模型技术构建多项式响应面模型(RSM模型),并采用多岛遗传算法对多项式响应面模型进行全局优化,得到定速直航时所受阻力最小的船型。当船舶编队航行时,由于领航者船舶对周围流场的影响以及螺旋桨运转对尾流场产生的扰动,跟随者船舶周围流场状态会发生改变,使跟随者船舶的船身压力重新分布,从而导致跟随者船舶航行阻力有所变化,本文结合船舶阻力成因,分析各船舶及整个编队的阻力变化特点,探索各船舶及整个编队节能率最优的编队队形。首先对领航--跟随双船舶编队队形优化,采用体积力法螺旋桨代替实桨模拟螺旋桨运转对船舶尾流场的扰动,根据船舶会遇安全间距理论与CFD技术,确定领航--跟随双船舶编队的优化范围,并将优化范围分为横向与纵向两个区域,采用多岛遗传算法分别对各区域进行优化,找到各区域内各船舶及整个编队节能率最优的编队队形,并将两个区域的优化结果进行对比,确定船舶编队航行时节能率最优的区域;然后根据领航--跟随双船舶编队队形的优化扩展到三艘船舶编队队形的研究,得到三艘船舶编队航行时各船舶及整个编队节能率最优的编队队形,为船舶编队航行时提供理论基础与技术支持。