随着航运业和海洋经济的迅速发展与“一带一路”战略构想的提出,我国与世界各国的经贸合作将更加频繁。海运作为国家间物流运输的主要方式,具有运输量大、成本低廉等优点,而频繁的海运将增大海上尤其是深远海区域灾难发生的可能性。与陆地上发生的安全事故相比,深远海环境极为恶劣,浪高风急,救援困难,极易造成人员伤亡和重大经济及环境损失,如果不将遇险船舶快速拖至安全地点,甚至会造成二次事故。因此,研究拖航系统在恶劣海况下的拖带,可以为实际的拖航作业提供技术支持。目前,国内外的研究人员从拖带力经验公式、水池试验技术和数值计算方法三个方面对海洋结构物的拖航进行了较为详细的分析,但这些研究大多针对海况较为稳定的情况,缺少恶劣海况下拖航系统的拖带研究。本文主要针对与救助船船型相似的Wigley船模,在恶劣海况下,应用三维势流理论对根据Wigley船型建立的拖航系统进行综合考虑风、浪、流作用下的拖带仿真分析,在不同的海况下对拖航系统的耦合运动进行数值计算,研究了拖带过程中拖航系统的横摇、纵摇等自由度响应和拖带力的响应。首先分别进行了包括静水、不同风向、不同流向下的仿真分析,得出风向和流向对拖航系统运动影响的一般规律,结果表明:在风向或流向与两船夹角较小时,拖航系统的偏航极值均较小,随着夹角的增大,拖航系统的偏航极值也在增大。其次本文详细分析了不同海况条件或自身条件如波浪高度、拖航速度、拖缆长度等对拖航系统六自由度和拖带力响应影响的一般规律,结果表明:在恶劣海况下拖航时,波浪高度和拖航速度的改变对拖航系统的耦合作用影响较大,而谱峰周期和拖缆长度的改变对拖航系统稳性的影响较小;拖航时应尽量选择迎浪、低海况拖航,而航速的选择不应过低,以降低缆绳自重对被拖船的影响,根据仿真得到的结果,航速应选择的区间为3m/s-5m/s。随后,本文进行了基于N-S方程的黏性流体下的尾流分析,使用嵌套动网格方法、VOF模型和SST k-ω模型对拖带时双船的开尔文尾流进行数值计算。主要对比分析了不同速度下拖航系统中双船的尾流响应和同一速度下双船之间尾流响应的对比,并研究了拖船尾流对被拖船影响的规律。结果表明:除了缆绳的作用,在拖航过程中,拖船对被拖船的耦合作用是通过拖船产生的尾流来影响的;速度越大,尾流产生的波高差值越大,拖船对被拖船的影响也就越大。最后,本文根据船模试验的相似准数—弗劳德数建立船模缩比模型,在球造波水池中进行模型的拖带试验,根据仿真结果重点对拖航速度和波浪高度两个变量进行分析,将试验结果与仿真结果进行对比,验证了拖航速度和波浪高度对拖航系统影响的规律,同时验证了仿真的准确性。