风力发电等的应用如火如荼，风能运用于小型船舶作为辅助动力装置的技术也较为成熟，但在大型远洋商业船舶上运用风帆助航技术则相对较少。而大型远洋船队是世界航运的一大组成部分，也贡献了主要的航运燃油消耗量，故非常有必要对风帆在大型远洋船舶上的利用进行研究。本文对现有风帆助航船舶和现有帆翼类型、空气动力特性的进行了系统研究，并运用CFD软件完成了设计翼帆的空气动力特性的数值计算，在此基础上选定目标船并对其机桨帆的匹配计算进行了研究。首先，基于对现有翼型及大型运输船舶结构特点的系统调研，设计适用于大型远洋散货船舶的翼型，应用CFD软件对设计风帆的翼剖面空气动力特性计算，并以此为基础得到设计翼帆的推力及横向力计算结果，为具体翼帆参数的选定提供参考；其次，针对目标船的风帆助航设计方案，分析国内外常见的风帆船稳性校核规范，并相互对比，最终给出适用于大型远洋散货船加装风帆后的稳性校核要求和计算方法，该方法可以推广应用于大型风帆助航船舶的稳性校核计算；再次，针对风帆助航船舶动力装置的运行特点，选取定航速航行模式、定距桨和直接传动方式，计算风帆船的帆-机-桨匹配得到柴油机工作图谱，该图谱对不同类别的机桨匹配的操作区间及具体方式给出了参考。本文还对风帆船航运中的动力装置的操控和管理给出建议；最后对风帆助航船低速柴油机在部分负荷下的推进特性进行仿真计算，得到风帆助航船风帆装置承担不同推力份额情况下主机的油耗值，对风帆船的营运及油耗节省量提供参考。