小型浮标具有体积小、成本低的特点,在国民经济领域和国防安全领域都有着广泛的应用。然而小型浮标极易受波浪的影响产生纵荡(Surge)、横荡(Sway)、垂荡(Heave)、纵摇(Pitch)、横摇(Roll)、艏摇(Yaw)等运动。其中,垂荡运动和纵摇运动对浮标正常工作影响最大,且这两种运动是相互耦合的,而目前针对小型浮标在波浪作用下耦合运动的研究较少。因此,开展小型浮标在波浪作用下运动响应研究具有重要意义。本文以圆柱型浮标作为研究对象,研究了其在波浪作用下产生运动的机理,建立了基于不同理论的浮标运动响应仿真方法,开展了波浪作用下浮标运动响应规律研究。主要工作如下:1、基于改进的Morison公式,结合动力学模型,深入研究了运动浮标受到的流体作用力和浮标在波浪作用下垂荡-纵摇耦合运动的数学模型,建立了浮标运动响应的快速仿真方法,发展了一套基于MATLAB的浮标运动仿真程序。2、基于RANS方法和VOF模型,分别建立了两种不同计算域处理方法的数值波浪水槽,详细研究了不同方法对造波精度的影响,对比分析了不同物理时间下所造波的波形与理论波形,结果表明:势流与粘流相结合的区域分割法造波精度更高且鲁棒性更好。进而,应用6DOF模型和重叠网格技术,建立了基于数值波浪水槽的浮标运动响应仿真方法。3、针对同一典型试验模型,以试验数据作为依据,开展上述两种仿真方法对比研究工作,结果表明:两种仿真方法均能有效预报浮标在波浪作用下的运动响应。其中,快速仿真方法针对垂荡运动响应的预报精度较高,纵摇运动预报规律趋势正确但具体定量误差较大,其优点是所需计算资源较少,可用于方案初步设计;基于数值波浪水槽的仿真方法针对垂荡、纵摇运动响应的预报精度均较高,但所需计算资源较大,其优点是具有精细仿真能力,能够指导浮标精细化设计。4、进一步,应用基于数值波浪水槽的仿真方法,重点研究了重浮心距、浮囊外形及海况等级对圆柱型浮标垂荡、纵摇运动响应的影响规律,对圆柱型浮标设计具有一定的指导意义。