船式拖拉机作为我国特有的水田农业机械化装备,通过船体使“浮”与“沉”、滑行与驱动有效地进行结合。本文在以船舶力学和流体力学的相关知识上,建立了基于CFD的VOF空气和泥浆双相流的船体仿真模型,研究了船式拖拉机在不同前进速度下船体所受摩擦阻力、兴波阻力以及自由液面的兴波高的影响,通过对船体进行优化设计,减小船体所受的阻力和降低自由液面的兴波高度。1.为了提高船式拖拉机的工作性能,降低船式拖拉机船体在深泥脚水田中所受的摩擦阻力,基于CFD算法建立VOF空气和泥浆双相流的船体滑行模型,研究船式拖拉机的前进速度对船体所受到的摩擦阻力影响,通过改变船体底板的弧形个数以及弧度幅值对其减阻效果的影响,并优化设计出单弧船体。研究结果表明:当单弧船壳前进速度为2m/s,船体底部弧度幅值为35mm时,单弧船体具有减阻效果,其减阻率达到6.8%的结论。2.船式拖拉机在耕种的过程中船体附近自由液面容易形成兴波,其严重影响种苗的播种成活率。为了降低船式拖拉机船体在耕种过程中形成的兴波,基于CFD算法建立VOF空气和泥浆双相流的船体滑行模型,研究船式拖拉机的前进速度、船体长宽比对船体所受兴波阻力、自由液面的兴波高度以及兴波作用区域的影响,优化设计出凹型船体。研究结果表明:兴波阻力、自由液面的兴波高度和兴波作用区域随速度增大而增大;当凹型船壳前进速度为2 m/s时,凹船壳相对于平板船壳船首和船尾兴波高度分别降低0.052 m和0.028 m;船行波衰减率为3.7%以及凹船体长宽比为19时船体所受兴波阻力最小的结论。3.为了降低船式拖拉机在水田耕种过程中船体所受摩擦阻力和自由液面兴波高度,研究船式拖拉机的前进速度对船体所受摩擦阻力和兴波阻力及自由液面兴波高的影响,并优化设计出凹弧船体。研究表明:船体所受摩擦阻力和兴波阻力及自由液面的兴波高随速度增大而增大;当凹弧船壳前进速度为2m/s时,凹弧船壳相对于平板船壳船首和船尾兴波高度分别降低0.047m和0.025m;减阻率达到5.3%的结论。最后对上述的三种不同实验船模进行了土槽实验,验证船体所受总阻力、自由液面的兴波波形和船行波衰减率,实验结果和仿真结果趋势基本一致。对船式拖拉机船体的减阻研究及船型的优化设计提供了可行的方法。