随着中部崛起计划贯彻执行,中部地区经济进入快速发展阶段,长江货运量逐年增加。近年来建设荆汉新水道以彻底解决长江中游荆江段“中梗阻”的计划提上议程。本文正是在这一背景下利用CFD软件对船舶航行于人工水道中的情形进行仿真模拟,探讨大型人工水道断面尺度与船舶航行性能的相关关系。为确定与未来航行于长江的主流船型相匹配的航道断面尺度,仿真模拟考虑了航道断面不同底宽、不同水深以及不同边坡坡比的情况,比较船舶水动力性能的特点。考虑到自由液面宽度会随上述参数变化而变化,船舶位于航道断面的横向位置由两侧船-岸距离比值决定。计算结果表明在两侧船-岸距离比值一定的情况下,船舶阻力以及垂向吸力均随底宽船宽比、水深吃水比的增加而减小,这种趋势逐渐减缓,而边坡坡比的影响则相对较小。并且当底宽船宽比大于4.55之后对减小船舶阻力作用不太明显,而水深吃水比在小于2时,增加水深值对减小压差阻力有比较明显的效果。本文之后继续探讨船舶在航道断面不同横向位置航行时船舶性能以及岸壁效应作用随傅汝德数的变化规律,同时也考虑了岸壁边坡波浪爬高和边坡上压力变化的特点。结果表明,随着傅汝德数的增加,船舶摩擦阻力系数呈现先减小后增加的趋势,而压差阻力系数以及垂向吸力系数则保持单调增加,并且船-岸距离越小,阻力系数越大。岸壁效应作用的艏摇力矩以及横向吸力系数总体上随着傅汝德数增加、船-岸距离的减小而增大,但由于受到船舶与近岸侧流场的影响出现了非单调现象,岸壁上波浪幅值以及压力变化值随着航速的增加、船-岸距离的减小而增大,并且船-岸距离越小,这种变化的趋势越大。由于该人工水道属于限制性航道,船舶浮态会发生较大的变化,为确定船舶下沉量确保船舶航行安全,本文利用动网格技术对船舶在不同航速下的平均下沉量进行了仿真计算。并分别与基于质量守恒和伯努利方程的半理论公式计算的结果、及根据约束模垂向吸力利用静力平衡计算得到的船舶下沉量进行比较。结果表明自由模与约束模计算结果在低速时比较接近,速度增加后差异比较明显,而半理论公式计算结果始终偏小。仿真计算部分工况得到了试验的验证,确保仿真计算的可靠性。