舰艇在海面上航行，所兴起的波浪是非常显著的。早在1904年，开尔文（Kelvin）就研究了水面上一个移动的压力点引起表面波浪图案的问题。他的研究结果表明：移动压力点后产生的波系包括横波系和散波系。横波系呈圆弧形，与压力点运动的方向基本垂直；散波系分布于压力点两侧，与压力点运动方向斜交。横波系波峰与散波系波峰相交成尖角，波浪的传播限制在尖角连线形成的扇形区域内，扇形顶角为2×19°28′=2θ=38°56′，如图8-23所示。此波系称为开尔文波系。
图8-23 开尔文波系
1—横波；2—散波
开尔文波系随压力点一起运动，即波的传播速度C与压力点运动的速度相同。根据波速与波长的关系可以推理得到：
波系在传播扩散的过程中，波高迅速减小，这是由于在传播过程中波浪的范围会扩大，但波浪的能量要保持一定，因此波高必定减小。并且开尔文波系中横波的能量大于散波的能量，速度越高差别越明显。
舰艇在水面上运动时，船艏与船艉水流速度下降、水压力增大，船舯部水流速度增大、水压力减小，且船艏、艉压力变化剧烈，舯部压力变化相对平缓。在舰艇运动过程中，每处的压力变化都相当于移动的压力点，都会引起波系的产生。由于船艏、艉压力变化剧烈，所以艏波系和艉波系最明显，可分为艏横波、艏散波和艉横波、艉散波。艏横波从船艏柱后处以波峰开始；艉横波从艉柱前以波谷开始。同一波系中散波波段中点的连线基本上是一条直线，并且该直线与船体运动方向夹角φ=18°～20°；各散波段与船体运动方向夹角约为2φ。各波系的横波波段在本波系散波波段之内，且随扇面宽度的扩展横波波段也有扩展，但波高减小。在波系传播过程中，各散波之间以及散波与横波之间不发生干扰，但各波系的横波之间会发生相互干扰。舰艇在海面上航行时产生的兴波图形（见图8-24、图8-25），即船后的横波波系是艏横波系与艉横波系相互干扰的结果。
图8-24 舰艇兴波图形示意
1—艏横波；2—艏散波；3—艉横波；4—艉散波；α=18°～20°，β=36°～40°
图8-25 舰艇兴波图形(www.xing528.com)
船体产生兴波后，与无兴波状态相比，船体艏部因处于波峰区域，表面水压力提高，船体艉部因处于波谷区域，表面水压力降低，从而导致船体阻力增大。从能量的角度看，船体引起的横波系和散波系都蕴含能量，其能量来自于船体对水流做的功，所以船体对水流要有额外的力的作用。根据作用力与反作用力原理，水流对船体也有附加的阻力。这是舰艇兴波阻力产生的原因。
与摩擦阻力系数、黏压阻力系数的表达式类似，兴波阻力系数Cw的表达式为
舰艇的兴波是重力波，前面通过量纲分析法已证明，几何形状一定的舰艇，其兴波阻力系数只与舰艇的弗劳德数相关。图8-26所示为舰艇典型的兴波阻力系数随弗劳德数变化的曲线。可见：当弗劳德数很小时，兴波阻力系数很小；随着弗劳德数增大，兴波阻力系数曲线呈现出峰谷现象；当弗劳德数增大到0.5附近时，兴波阻力系数达到峰值；弗劳德数继续增大，兴波阻力系数会逐渐减小。
图8-26 兴波阻力系数随弗劳德数变化的曲线
图8-26显示出弗劳德数对兴波阻力和兴波阻力系数有较为复杂的影响。根据舰艇航速与兴波波长的表达式
可知，舰艇的航速增大，船体压力变化强烈，导致船体兴波波长随航速二次方的变化增大，波高也随之增大。
图8-27所示为不同航速舰艇产生的兴波波形，三幅图的对比也证实了上述航速对兴波波高和波长影响规律的正确性。
图8-27 不同航速舰艇的兴波
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