减摇水舱是一种常用的船舶减摇装置。它依靠船舶横摇运动所产生的能量来引起其内部的液体流动,通过设计合适的结构使得水舱内水的流动相位滞后于船舶横摇运动四分之一个周期,产生与船舶横摇力矩方向相反的抵抗力矩来减小船舶摇摆。减摇水舱结构简单,造价低廉,并且可以在全航速下有效地减摇,因此广泛应用于渡轮、集装箱船、科学考查船和军用舰船等。首先在查阅大量国内外资料的基础上,从船舶的运行工况入手讨论了随机海浪运动与船舶横摇运动的受力情况,建立了“船舶-减摇水舱”系统的数学模型,并深入研究了减摇水舱流体自由振荡运动、单自由度横摇运动、横摇和横荡耦合运动以及船舶装载情况变化时的参数解析问题。以8000kW海洋救助船为例,利用计算流体力学的方法仿真研究了减摇水舱内部流体的流动特性。通过仿真上述四种运动状态模拟减摇水舱的工作过程,研究减摇水舱的工作特性,并对减摇水舱的数学模型进行了修正。在此基础上,提出了基于计算流体力学和多日标优化算法的减摇水舱结构优化设计方法。在减摇水舱数学模型的基础上,建立了“海浪-船舶-减摇水舱”总体系统的仿真模型,首先仿真分析了被动式减摇水舱的工作特性及其减摇能力随各参数的变化规律。在此基础上,研究了基于气阀开关的可控被动式水舱和基于挡板控制的可变周期水舱的控制方法,并进行了系统仿真。针对两种可控被动式水舱的控制方案使用iSIGHT软件分别对其控制参数进行了优化,通过仿真分析证明了优化后的控制参数明显地提升了水舱的减摇效果。最后,在实验室的减摇水舱模型台架上进行了水舱的自由振荡运动和横摇运动试验,通过分析实验数据并和流体力学仿真结果进行对比,验证了计算流体力学仿真的准确性和可行性。