作为海洋油气资源勘探、开发重要载体的自升式钻井平台是目前应用最为广泛的钻井平台,其拖航就位工况是比较危险的作业工况,在其发展历史上有过沉痛的教训,因此自升式钻井平台拖航就位安全问题引起世界范围的高度关注,同时自升式平台在就位过程的锚泊定位也是关键技术之一。本文参考某型自升式钻井平台及其锚泊系统进行研究,运用水动力软件ANSYS/AQWA对目标平台拖航和就位工况进行时域耦合分析,并联合多学科优化软件Isight对锚泊系统进行优化研究,寻求平台最佳的定位控制策略。具体研究内容如下:(1)论述海洋结构物水动力分析理论,主要包括海洋环境中风、浪、流载荷的计算理论,计算浮体运动的Morison公式和三维势流理论,求解流场中速度势的格林函数法等。(2)依据相关规范设计自升式钻井平台基本结构,建立平台水动力模型并进行总布置与舱室设计,根据平台结构与可变载荷分布计算平台的重心。在此基础上,对平台进行频域下的水动力响应分析,得出平台的附加质量、辐射阻尼与运动响应等,为后续进行时域分析奠定基础。(3)基于势流理论和波浪辐射、衍射理论,在时域内对由自升式平台-拖缆-拖船组成的拖航系统进行拖带运动的分析,同时考虑风浪流的综合作用,分析拖航系统在静水中与流中的拖航性能,并研究各主要因素对平台拖航性能的影响。(4)在风浪流联合作用下对自升式钻井平台就位工况进行锚泊系统时域耦合分析,建立自升式平台锚泊系统的水动力模型,对降桩过程中的平台稳性进行分析,并研究其系泊状态下运动响应与环境载荷及载量的关系,探讨系泊缆力随环境载荷角度与吃水量变化的规律,与此同时,利用系泊自升式钻井平台运动响应试验结果对数值模型可靠性进行了验证。在此基础上,研究绞车对平台运动响应的影响,为平台锚泊系统的实时控制探索有效途径。(5)在自升式钻井平台锚泊系统时域耦合分析的基础上,联合多学科优化软件Isight对锚泊系统系泊缆长度进行优化,研究平台最佳定位方法,实现自升式平台锚泊系统最佳控制策略,形成一个快速准确的优化系统,能快速实现平台的平稳、精确定位,为自升式钻井平台定位方法研究与系泊系统设计奠定基础。