船舶在航行过程中与波浪之间发生的剧烈冲击现象称为砰击。砰击压力受许多因素的影响,如海波特性、船舶航行状态、结构形状、结构弹性、空气层、水的可压缩性等。当波浪冲击艏部外飘区域时,会产生相当大的脉冲压力,且作用的表面积大,砰击持续时间长,对局部结构的强度有较大影响。因此为了对船体局部结构进行合理的安全性评估,准确预报随时间变化的砰击压力则显得至关重要。另一方面,随着船舶大型化、高速化的发展以及高性能船舶(滑行艇、气垫船和双体船等)的广泛应用,传统的砰击理论与规范已经不能很好的适用于工程实际,需要新的技术手段对砰击问题进行研究。本文首先对国内外船舶波浪砰击压力研究现状进行归纳总结;接着对劳氏船级社规范以及数值模拟方法进行理解、消化吸收;然后基于计算流体力学软件STAR-CCM+对船体在波浪环境作用下的砰击压力进行数值仿真;系统研究了波浪环境、航行状态等参数对波浪砰击压力的大小以及分布的影响规律。在此基础上,提出CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟结合人工神经网络模型(Artificial Neural Networks,ANNS)进行波浪砰击压力预报的方法。具体研究工作如下:(1)本文首先对局部结构垂直入水砰击研究进行了论述;然后对波浪砰击问题的研究现状以及研究方法进行了归纳和总结;指出波浪砰击问题的研究热点和难点,并介绍了解决上述问题的CFD数值模拟方法;最后讨论了该方法的优缺点。(2)介绍了船舶砰击理论(二维效应、三维效应);用STAR-CCM+对文献中的圆筒入水实验进行数值仿真,并将结果与实验值进行对比,验证了本文数值模拟方法的可靠性;最后对三维数值水池进行造波测试与波形验证,监测点处的波形时历曲线与理论波形较吻合,说明数值水池有效。(3)以3800PCTC(Pure Car and Truck Carrier)滚装船为研究对象,基于STAR-CCM+的重叠网格、六自由度刚性运动模型等技术,释放纵摇、垂荡两个自由度运动,研究不同波浪参数(波高、波浪周期等)下的规则波对船首外飘波浪砰击压力的影响,并得到船首外飘波浪砰击载荷及其分布规律。(4)基于CFD数值模拟技术,对3800PCTC滚装船进行了多种波浪海况与航行状态下的砰击压力数值仿真,得到了监测点在不同波浪环境与不同航态(航速、航向)下的砰击压力;通过对计算结果进行无量纲参数敏感性分析,得到了砰击压力与波高、波浪周期、波陡参数之间的变化趋势。(5)考虑到船首外飘波浪砰击问题的强非线性、载荷的随机性、多参数的耦合效应、数据采集的有限性以及CFD数值模拟计算耗时较长等问题,提出CFD数值模拟结合人工神经网络对规则波作用下船首波浪砰击压力快速预报的方法。综上所述,本文基于CFD数值模拟方法对不同波浪环境下的船首外飘砰击压力进行预报;在此基础上,提出了CFD数值模拟结合人工神经网络模型预报船首外飘波浪砰击压力的方法。该方法对于船首波浪砰击压力的快速评估具有一定指导意义。