船舶水动力学的研究对象
船舶水动力学研究船舶在水中运动时的受力规律，核心问题包括：
- 阻力：船舶航行时受到的水阻力（摩擦阻力 + 兴波阻力 + 粘压阻力）
- 推进：螺旋桨产生的推力与船体-桨-舵的相互影响
- 操纵性：船舶对操舵和推进器响应的运动特性
- 耐波性：船舶在波浪中的运动响应（横摇、纵摇、垂荡等）
拖曳水池
拖曳水池（Towing Tank）是船舶水动力学研究最重要的实验设施。池中长可达数百米，船模在轨道小车的牵引下以设定速度航行，精确测量船模受到的阻力和运动响应。
船模试验的相似准则
船模试验采用弗劳德相似准则（重力相似），因为兴波阻力是船舶阻力的重要组成部分：
- Frm = Frp → vm/√(gLm) = vp/√(gLp)
- 船模比尺通常为 1:20 到 1:100
由于雷诺数无法同时满足（水的粘性不变），摩擦阻力需要通过经验公式（如ITTC-1957公式）单独计算并修正。
阻力试验
船模阻力试验是拖曳水池最基本的试验内容：
- 将船模安装到拖车上，调整吃水和纵倾
- 拖车以设定速度牵引船模匀速前进
- 用传感器测量船模受到的总阻力
- 将阻力分解为摩擦阻力和剩余阻力（兴波+粘压）
- 通过相似换算得到实船阻力
兴波现象
船体在水面航行时产生两组波系：首波和尾波。兴波阻力与船速的4-6次方成正比，是高速船舶的主要阻力来源。船型优化的核心就是减小兴波阻力。
螺旋桨试验
螺旋桨在空泡水筒（Cavitation Tunnel）中进行试验，测量不同进速系数下的推力、扭矩和效率，同时观察空泡现象。
耐波性试验
在波浪水槽中，船模在规则波或不规则波中自由航行或系泊，测量六自由度运动响应（横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、垂荡），评估船舶在恶劣海况下的安全性。
船舶流场可视化
现代船舶水动力学实验利用PIV、LDV等技术观测船体周围的三维流场结构，包括：
- 艏波和艉波的波形特征
- 舭部涡和艉流中的螺旋涡
- 船体表面的边界层发展
数字化船模试验
随着技术进步，船模试验越来越多地与CFD数值模拟相结合：
- CFD用于预试验设计，优化试验工况
- 试验数据验证和校准CFD模型
- 两者结合实现更全面的船型优化
历史趣闻：世界上第一座拖曳水池由英国科学家威廉·弗劳德（William Froude）于1872年在托奎（Torquay）建造，他用一条100英尺长的水槽和一只玩具船，开创了船舶模型试验的先河。