在当今时代,气候变化加剧,环境问题日渐明显,能源紧缺更已成为限制人类未来进步的一个主要因素。基于此等严峻形式,国际社会积极响应并提出应对之策,在全世界范围内大力倡导节能减排技术。船舶运输是国际贸易进出口的重要渠道,其具有运量大、成本低的优点,但船舶在航行过程中往往需要消耗大量的燃油并伴随着大量温室气体的排放,已引起全球范围的普遍重视。另外,受金融危机的影响,航运市场持续低迷,而居高不下的油耗给诸多航运企业带来了严重财务困扰,各大船东迫切提出船舶改装节能需求以降低运营成本。基于国际社会的普遍关注与航运企业的迫切需求,船舶节能装置的设计研发成为了国内外各大科研院所以及船厂的研究热点。对于节能装置的研发,以前主要依靠实验方法来进行,但其易受外界环境影响并需消耗大量的人力物力。近年来,CFD技术的发展日趋成熟,其具有计算结果精确,消耗资源少,操作方便等特点,这为船舶节能装置的研发提供了新的契机。船舶节能装置可分为三大类:桨前附加节能装置、桨后附加节能装置与特种推进器。本文在上述三类节能装置中各选取了一种典型的装置作为研究对象,并应用先进的CFD技术分别对其加以研究,主要包括以下内容:采用商业CFD软件STAR-CCM+模拟计算了MAU5-50桨与VP1304桨的水动力性能,并结合实验数据进行了方法验证与网格不确定度分析。基于上述验证方法,针对船舶桨后自由旋转助推叶轮与螺旋桨系统的敞水性能进行了数值模拟并分析了其压力分布、尾流分布以及节能收效。分析了助推叶轮的叶数、直径以及轴向安装位置对其节能效果的影响。研究了船舵、螺旋桨以及叶轮的组合水动力性能并对计算结果进行了讨论。比较了两种常见预旋定子(对称结构预旋定子与非对称结构预选定子)的节能收效,并对其节能原理加以分析。模拟计算了导管串列桨的水动力性能。对比计算了串列桨在加装导管前后的水动力性能变化,分析了不同桨距比、导流罩直径以及导流罩机翼剖面攻角条件下导管串列桨推进效率的变化。