世界范围内石油工业正在向500m-3000m的深水海域进军，而我国目前海上油气资源开发主要集中在200m水深以下的近海海域，平均水深达1212m的南海作为世界四大海洋油气聚集中心之一，有望在将来成为我国海洋石油开发的主战场。随着深海油田的不断发展，许多创新研制的适用于深海开发的新型海上石油浮式生产系统不断涌现，其工作水深常常超过1000m，有的甚至达到3000m。 本论文的主要目的就是研究该形式的混合模型试验方法，掌握其实施流程及相关技术，解决深海海洋平台水动力模型试验研究问题，为我国开展深海海洋平台的研究、设计、建造提供技术支撑和科学依据，拓展我国上海交通大学海洋工程水池的研究功能，使现有的模型试验研究能力从300米实际水深拓展到当今的300-1000m乃至以上的深海海洋平台工作水深。 基于以上目的，本文选择一工作水深为320m的内转塔式FPSO对混合模型试验方法进行研究，截断水深选为160m，模型缩尺比选为λ=80。主要完成了以下工作： 1、以截断系统和原系统静力特性相似为目标建立了等效水深截断系统优化设计数学模型，建立了锚泊线材质数据库，优化方法选用混合离散变量模拟退火方法和离散复合形法，用C++语言基于面向对象方法开发了相应的计算机优化程序。对所选转塔式系泊FPSO参照全水深系泊系统的特性进行了截断系统优化设计计算，获得了截断系泊系统的相关构造参数。 2、根据三维势流理论，选用DIFFRAC软件在频域下对该FPSO船体进行水动力分析，对应于全水深320m和截断水深160m两种情况，分别计算它在单位波高规则波作用下的水动力参数，这些参数通过时频转换可用于数值重构和数值外插之中。 3、根据截断系统制作相应的物理试验模型，对系泊系统的静力特性进行精心校核、调整，然后在水池中进行模型试验，测量了6个不同工况下的FPSO船体运动、内转塔受力和锚泊线张力情况；接下来应用卡明斯脉冲响应理论，将频域水动力参数转换到时域，建立FPSO的高频和低频运动方程以及锚泊系统运动方程，采取耦合时域模拟方法对截断系统模型试验进行数值重构，仔细校核了计算机模拟软件并调整了相关水动力系数，使得数值重构结果和截断系统模型试验结果符合得很好。 4、总结归纳出了深海海洋平台混合模型试验的实施流程和关键技术。 通过上述研究本论文得到了如下的一些主要成果和结论： 1、在设计截断系泊系统试验装置时，需要一定准则和指导方针，因为我们不能在物理上再现在全水深情况下需要的试验系统的所有细节。 2、对所选的内转塔式FPSO船体，它在全水深320m和截断水深160m情况下，根据三维势流理论在频域中计算出来的水动力系数几乎没有差别，对于其它形式的海洋平台，当全水深和截断水深都较深时并且截断程度不大时，这一规律也是成立的。 3、给出了数值重构和数值外插具有实际操作意义的定义。 4、总的印象是，第二种形式的混合模型试验方法能工作得很好，从较平稳海况到较恶劣海况都是如此，这种方法可用于深海平台模型试验研究中去。 5、如果截断不可避免，不推荐仅仅直接使用简化模型试验得到的结果，需要和计算机模拟相结合，“被动式截断+数值模拟”形式的混合模型试验方法可将误差减至最小；为安全起见，可取大一些的安全系数。 6、可通过选择适当的模型缩尺比(在理论上存在一个最佳缩尺比)和适当的截断装置和水深来降低混合模型试验结果的误差。本论文考虑本实验室目前的测量能力和数据处理能力，选择1：80这样一个缩尺比，取得了较好的效果。