船舶作为一种重要的运输工具,在国际贸易中扮演重要角色,相关统计结果表明其运输贸易量占国际贸易的80%左右,但是船舶运输自身也存在能源利用率不高,易造成排放污染等缺点。针对近年来国际海事组织(IMO)日益严格的碳、硫排放限制要求,绿色节能成为目前船舶行业重要研究方向。与此同时,随着信息化水平提高,船舶智能化的趋势日益明显,智能能效管理日益受到人们重视。在此背景下本文主要针对VLCC船进行纵倾优化、航速优化与实船功率/油耗预报研究,以提高船舶能效管理水平,助力实现节能减排。针对VLCC船纵倾优化问题,分析了静态纵倾时质心位置与纵倾角之间关系,采用船模水池试验与CFD数值模拟两种方法研究不同纵倾工况下阻力,升沉,纵倾等变化,将总阻力构成分为切向方向的剪切力和垂向方向的压力,分析了不同纵倾时阻力成分、湿表面积、水线长度、船体表面压力、船体兴波与自由液面变化情况,研究了船舶纵倾力矩构成成分,结果表明纵倾时总阻力变化主要由压阻力变化引起,纵倾力矩主要由压力力矩构成,摩擦力在船舶纵倾过程中所起作用较小;同时将数值模拟结果与水池试验进行比较,发现试验值与水池实验结果整体吻合良好,但部分工况也存在一定误差,原因是对于所研究肥大性船纵倾时阻力等变化较小,需注意来自各方面误差的影响。在航速与功率预报方面,采用三因次方法换算实船阻力,利用CFD方法进行螺旋桨敞水性能分析,进行网格与时间步收敛性研究,比较了螺旋桨定常与非定常模拟方法,并将敞水结果换算至实桨,在拖曳水池中开展船桨自航水池试验,分析自航因子及推进效率成分,采用ITTC1978方法进行实船性能预估,分析实船航速与功率关系,为建立主机油耗模型奠定基础。进一步根据IMO推荐公式预估实船风浪附加阻力,结合主机燃油特性曲线建立主机油耗模型,并分析风浪对主机油耗的影响规律;针对选定的目标航线进行航段划分,建立航速优化数学模型,在MATLAB中采用遗传算法进行定航线下最低燃油消耗量为目标的航速优化研究,并将该优化模型与已有结果进行间接对比验证其可靠性,分析了4个季节下不同航行时间航速优化结果,对比了准时恒速,优化航速,服务航速航行时燃油与航行时间,研究表明优化航速在准时恒速附近波动,整体而言单次航线燃油节省率较准时恒速较低(不足0.5%,这与航行时间以及航段气象条件有一定关系),而与服务航速相比节省率约能达到20%,同时还可以发现不同季节下燃油消耗也存在一定差异,油耗变化可达3%左右,本文分析结果可为VLCC船实际营运过程中航速决策提供参考。