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随着世界各国经济的不断发展,全球的石油消费逐年增加。特别是近几年来,石油成为制约我国经济发展的因素之一,我国的石油储备已经被上升到战略储备高度。我国的石油行业现状是陆地开采量提升难度较大,急需寻找新的石油资源以满足经济发展的需要。我国海洋面积辽阔,海底蕴藏有丰富的石油资源,海上石油开采成为我国石油消费的重要补充。作为一种成熟的石油勘探技术,地震技术被广泛应用到陆上和浅海的石油勘探中。随着海上石油开采技术的不断发展和成熟,海底石油探测技术逐渐从浅海到深海过渡。可控源海洋电磁法(Marine Controlled Source Electromagnetic Methods, CSEM)作为一种新的海洋油气探测非地震技术,具有不受海域限制的优点,得到了广泛的应用。水下拖曳系统装载有基于CSEM装置的信号接收单元,其水动力学性能直接对CSEM装置的信号质量有影响。本论文主要针对基于CSEM的水下拖曳系统的主体和附体进行优化设计,并对其水动力学性能进行分析。主要研究内容如下：(1)参考水下拖曳系统的国内外的研究现状,提出本研究的水下拖曳系统的总体设计目标、设计方案和优化方法。(2)根据主载体设计的衡量参数,对水下拖曳系统主载体进行设计。通过对不同线型的主载体进行CFD水动力学分析,优化主载体的水动力特性。另外,对水下拖曳系统的附体进行设计及水动力学优化。(3)对水下拖曳系统的整体进行静力分析研究,借助于三维软件质量评估功能计算水下拖曳系统的重心和浮心的相对位置,并对其平衡性和稳定性进行分析。对水下拖曳系统的整体进行水动力学仿真,分析其水动力学特性和姿态自我调节能力。(4)通过进行水下拖曳系统原理模型的水槽试验、工程样机的大水池试验及工程样机的实际复杂海况试验,验证理论计算与CFD分析结果的有效性。本文从理论研究、CFD水动力学分析、模型试验、工程样机海试等几个方面对基于CSEM的水下拖曳系统进行研究,对其主体和附体进行优化设计和水动力学分析,为基于CSEM的水下拖曳系统的工程应用提供一定的参考。