全回转推进器作为一种新型的操纵和推进装置,与传统的舵和桨的组合相比具有更强的操纵性能,尤其是应对特殊复杂情况,例如原地回转、横向移动、急速后退和低速范围内操舵等。但是全回转推进器与舵的作用原理不同,在实际操作过程中与舵有很大的差异。本文采用基于RANS的CFD数值方法,重点开展全回转推进器作用下的船舶操纵性数值模拟与预报研究,分析其操纵特点,并与传统的舵和桨组合的操纵性特点进行比较,研究结果用于指导实际操舵以及船舶设计中对全回转推进器的设计和布置。本文基于重叠网格技术,采用RANS方程,结合六自由度运动方程以及叶元体理论体积力法,模拟船体在全回转推进器作用下自航状态的操纵运动过程,对自研软件Oship中自航模操纵性试验模块进行了完善。首先采用DTMB 5415模型,模拟其自航状态下常规舵的回转试验以及Z形操纵试验,并将结果与SIMMAN2008会议提供的试验数据进行比对,验证了该方法能够有效地模拟出自航状态下船体操纵运动的过程,模拟的精度能够满足工程分析要求。其次以某客船为研究对象,开展了在双全回转推进器作用下的回转试验以及Z形操纵试验数值模拟,同时为了说明全回转推进器的操纵特殊性,还模拟了相同情况下配备传统舵和桨组合的操纵性试验与之对比,并且开展了不同初始航速对全回转推进器操纵特性的影响研究。另外以某车客渡船为研究对象,模拟对角线布置全回转推进器的Z形操纵试验,分析特殊布置情况下全回转推进的操纵性能,并对不同推进器间距对操纵性能的影响进行研究,结果表明增加推进器的间距能够缩短操纵时间,提高操纵效率,但是影响的程度并不十分显著。本文研究表明全回转推进器在低航速状态下具有优良的操纵性能,且操纵稳定性对初始航速非常敏感,在实际操舵过程中应先降低航速再进行大角度操舵才能体现其操纵性能。