内河顶推船队吃水浅,操纵性好,运营成本低,是内河运输中一种必不可少的运载工具。船队在内河中运营时,对操纵性的要求比较高,因此部分船队采用带有双倒车舵的导管桨系统,作为船队的操纵和动力系统以保证其操纵性。内河顶推船队模拟器因其特殊的操纵系统有别于其他船舶操纵模拟器,所以有必要对其进行详细研究。内河顶推船队操纵模拟器作为培训内河船员的重要设备,深入的研究对内河船员操船能力有提高作用。建立与实船更加相似的数学模型,使得培训的效果更接近于驾驶实船,让模拟器的作用发挥到最大化。为此,本文做了如下工作:1)采用分离型模型的思想,考虑实际内河环境中风和流的影响,将船队的驳船和推船视为一个整体进行四自由度运动数学模型的建立。2)利用计算流体力学的方法,对倒车舵的水动力性能进行研究与分析。通过CFD软件计算得到倒车舵的升力系数曲线和阻力系数曲线,并将计算数值与文献给出的模型试验数值进行对比,两者趋势大致相符。最后通过分析舵叶的压力云图与速度矢量图阐明舵力产生的原因及误差产生的部分原因。3)建立了配备倒车舵的顶推船队的四自由度数学模型,利用VS2013编程软件搭建顶推船队的仿真平台,首先对船队模型进行了倒车停船试验、正车前进试验,并与实船试验数据进行对比,结果在误差允许范围内。然后进行了正车满舵旋回试验、倒车满舵旋回试验、Z型试验、流干扰的满舵旋回试验和风干扰下的满舵旋回试验等,进而对船队的操纵性进行预报。最后进行侧推器试验,结果同样在误差允许范围内。本文基于分离建模思想建立了内河顶推船队的数学模型,丰富了内河船舶操纵模拟器的船舶种类,为内河船队操纵性预报提供一定的理论依据,在内河船员培训设备研制方面具有一定的实际应用价值。