月池广泛应用于海洋科学考察船、钻井船和其他各类海洋结构物上,以满足海洋科学考察以及海上油气开采等活动需要。月池通常是这些船舶以及海洋平台的最重要最核心的结构之一,许多重要设备会布放在月池内。在开展各类考察以及开采活动中,船体及平台的安全性需要优先保证,因此月池的布放位置通常置于船体或者平台的中部以加强船体和平台的安全性和稳定性,在垂向方向上贯穿结构主体,为水下装备进入海洋提供连续和垂直的通道。月池内部存在有自由液面,其内部水体与外界海水保持连通。在科考活动中,海洋考察船中可以布放无人潜水器如ROV、AUV等,减少外界环境对于设备的影响;在海洋油气资源开采过程中,月池内布放采矿机器人、钻井设备、相关管系等重要设备。本文采用数值模拟和模型试验相结合的方法,对一艘带有阶梯形状月池的钻井船进行研究,探究月池内部水体运动情况及钻井船运动情况的耦合影响,以及环境波浪对于月池内部水体运动情况的影响。模型试验在上海交通大学深水试验池中进行,模型试验缩尺比为1:50。数值计算为CFD数值模拟。本文通过限定钻井船不同自由度运动,对月池内部水体运动进行分析,以探究不同耦合情况时月池内部水体运动规律。其中,钻井船运动包括静止、垂荡运动、垂荡及纵摇运动三种情况。钻井船在静止时,月池内部水体运动较为规律,各处爬升幅值较小;在具有垂荡运动时,以月池阶梯内侧处水体爬升幅值增加最为显著;在具有垂荡和纵摇自由度时,由于浅水效应,月池阶梯内侧处水体爬升幅值再次大幅增加。本文还探究环境波浪对月池内部水体运动规律的影响,不改变波浪频率,改变环境波高。当环境波高线性增加时,月池内部水体爬升幅值呈增量趋缓的规律。在高环境波高条件下,对月池内部水体运动进行谱分析,发现月池内部水体的高阶晃荡运动。当频率为环境波浪频率整数倍时,月池内部水体运动存在较明显的高阶爬升;当频率超过环境波浪频率3倍后,高阶爬升幅值基本消失。综上,本文对钻井船与月池内部水体耦合运动进行探究,对环境波浪对月池内部运动带来的影响进行探究,得到了一些有意义的结论,为今后的月池问题探究和优化提供了一些支持。