随着海洋能在世界范围内的广泛应用,水轮机作为能量转化的设备,其吊装入水操作是安装施工过程中的重要环节。水轮机在安装时一定会与海上风浪流等因素相互作用,且安装过程大多凭操作人员的经验进行,影响水轮机吊装的准确性和安全性。所以必须通过理论计算及数值模拟,得出其运动姿态和位移量,预测、避免和防范危险的发生,使整个工程经济可靠。此外,还需要通过模拟仿真,获取水轮机在吊装入水时承受的综合作用力,并对其进行强度校核,便于对其结构进一步优化。在此基础上,基于软件Flow 3D和Lab Windows,开发用户界面,将模拟过程中参数的设置,水轮机姿态和实时海况的显示集成在同一个界面中,形成一个既方便操作,又简单直观的模拟仿真系统。本文以系统动力学、流体力学以及Flow 3D、Lab Windows等专业软件为研究依据,借鉴大量国内外相关研究,对水轮机在安装时的状态进行了分析,对水轮机吊装入水系统进行了理论分析、建模、模拟仿真和用户界面的开发进行了研究。具体研究内容及结论如下：首先基于软件Flow3D建立了用于对水轮机吊装入水过程进行模拟的三维数值波浪水槽模型。该模型选用VOF法对自由液面进行追踪,RNG k-ε模型模拟液体紊流状态,有较好的造波及消波性能,模拟三维波浪传播结果较为准确。然后对水轮机吊装过程中的摆动姿态进行模拟仿真。首先,对系统三维运动进行了分析并基于实验室水轮机建立了水轮机三维模型。对水轮机三维模型结构优化后,在选定的工况下对水轮机摆动姿态进行数值模拟。通过水轮机姿态和坐标数据可以看出,水轮机在不同位置下,其摆动姿态均较为稳定,水轮机吊装准确度较高,且不存在结构损坏或施工安全等隐患。然后对水轮机受力进行了数值模拟,并在此基础上对水轮机的强度进行了校核。通过对本文获得的结果进行分析,水轮机受力与实际情况吻合,且水轮机所受最大应力小于许可应力,所以满足工程实践的强度和刚度的要求。最后基于软件开发平台Lab Windows,开发了用户界面。该用户界面能够实现将模拟仿真过程中所有参数的设置及结果的输出集成在同一界面中,简单直观,便于操作。通过本文的研究,可以实现对水轮机或其他各种海洋结构物在海上安装工作时的姿态、受力等各参数进行系统的模拟仿真,并直观清晰的显示结果。这不仅为决策提供科学的依据,使海上工程更加安全可靠,而且减小了作业人员和财产的风险。