随着陆地资源日益短缺,而海洋资源极为丰富,为有效解决能源短缺的问题,越来越多的海洋平台开采设备应运而生,为保证这些设备的安全稳定性,在下海之前,需要在波浪水槽实验室中模拟海洋复杂环境进行大量的试验研究,而拖曳系统是进行研究最基本的试验工具。目前,国内外相关拖曳系统设备均被用于小尺度水槽,进而限制了大型海洋平台结构物试验的需求,而且还存在结构复杂、重量大等问题。本文基于大比尺波浪水槽,设计了一套适用于海洋工程科研领域的新型试验拖曳操作平台,对拖曳系统结构进行方案设计与动力学研究。本文主要研究内容如下:第一,通过调研、查阅资料,对比分析国内外拖曳系统的优缺点,基于大比尺波浪水槽环境工况和设计技术指标,完成了本次拖曳机械系统总体方案的设计,并建立其实体模型。第二,为充分探究复杂海洋工况对拖曳系统结构设计的影响,本文基于CFD数值水池模拟技术,采用明渠造波VOF模型并结合UDF函数与动网格方法,对风-浪-流耦合等六种工况下的拖曳油管进行水动力学分析,研究其对拖曳系统结构设计的影响,为拖曳系统精准控制提供数据参考。并采用FSI方法,对拖曳装置进行动力响应分析,进而提高系统结构设计精度。第三,基于ANSYS有限元分析平台,开展了拖曳系统结构的校核分析与计算。首先,采用力矩法对拖曳系统抗倾覆稳定性进行计算,为实验设备的合理布局和安装提供理论基础。其次,采用线体梁单元与实体单元相结合的方法对模型进行简化,计算并分析结构的变形与应力分布情况,并对拖车桁架进行轻量化设计,使其总减重24.2%。最后,对拖车桁架进行模态分析,为改进结构并避免共振提供理论基础。第四,开展了拖曳系统的动力学分析与物理样机的研制。基于Adams仿真平台,对导轮组系统进行动力学分析,并校核导轮轴的强度。其次根据车辆运行平稳性指标,结合Matlab软件对拖曳系统运行平稳性进行理论计算。最后初步完成了大比尺波浪水槽拖曳系统的实物加工、安装与调试。通过本论文的研究,设计了一套适用于海洋工程科研领域的试验操作平台,提高了拖曳系统结构的设计精度,为精准的拖曳控制提供模型基础,解决了科研试验的需求,达到了更好的使用性能与最佳的经济效益。