增压锅炉作为船用锅炉的“新宠”，具有尺寸小、重量轻、机动性能强、经济性好等优点。船用锅炉作为蒸汽动力装置的“心脏”，其参数、性能直接决定了蒸汽动力系统的性能；为了满足高性能船舶的发展要求，增压锅炉的研发已经成为其核心的研究方向。本文以SZS(Z)1.5-1.27/350-Y型增压锅炉为研究对象，基于热力学基础理论，对增压锅炉热平衡进行分析总结，得出增压锅炉在工况平衡点以下工作时，其热平衡中必须考虑辅助汽轮机所带入的热量，并总结出适用于船用增压锅炉热平衡的通用计算式；针对小型增压锅炉试验台，本文给出了其部分热损失的计算式，特别是根据实验实测数据给出了化学不完全燃烧损失的计算过程，针对增压锅炉带空气夹层这一特殊结构给出了其表面散热损失的计算方法，并将其计算结果和标准计算方法中的参考值作了比较。从船用增压锅炉炉膛换热机理出发，分析了对流换热对船用增压锅炉炉膛热力计算的影响；并提出了一种适用于船用增压锅炉的考虑炉膛对流百分比的炉膛热力计算方法，利用所得计算式对具体增压锅炉炉膛换热进行了计算，计算结果发现考虑对流计算式可以使得炉膛出口烟温较不考虑对流理论计算值低50-90℃；通过和实验数据作比较，对该计算方法进行了验证，发现考虑炉膛对流情况计算的炉膛出口烟温更加接近实验值，从而得出了增压锅炉炉膛换热必须考虑对流这一结论。基于船用增压锅炉热力计算方法，建立了小型增压锅炉试验台的仿真模型；并利用C语言自编仿真程序，实现了小型增压锅炉试验台仿真；同时借助OPC和EmCAN设备数据分析等软件实现了仿真和实验同步相结合的功能，最后通过试验台所做实验与修正后的模型所做仿真实验进行稳态和动态的对比分析，验证了仿真模型的实时性、准确信和可靠性，修正后的仿真模型可以进行实验和仿真的对比、跟踪、优化、故障诊断等工作，为仿真结果的推广打下了基础。