本文在航海模拟器开发和应用的基础上,围绕其核心技术——船舶运动数学模型的建立和计算展开课题。大连海事大学教学实习船“育鹏”轮是目前国内最大、最先进的教学实习船,在船上安装了与生产驾驶台具有相同功能的航海模拟器,可以让实习人员进行操纵模拟驾驶。故而建立高精度的“育鹏”轮六自由度运动数学模型不仅能够准确预报出船舶的运动状态,还可以提高“育鹏”轮航海模拟器的行为真实感。为此,本文所做的主要工作有:(1)基于船舶运动数学模型分离建模的思想,综合了船舶的操纵性与耐波性,针对“育鹏”轮建立了全速域六自由度运动数学模型。(2)考虑到实际情况中风、浪、流对船舶运动的影响,本文采用岩井聪方法建立了风干扰力仿真数学模型;基于Froude-Krylov假设,建立了一阶波浪干扰力仿真数学模型;假定海流为均匀流,建立了均匀流干扰仿真数学模型。(3)利用“育鹏”轮型线图,在CATIA软件中进行三维几何建模,并与型值表进行校验。(4)将生成的三维几何模型导入CFD软件中,进行了“育鹏”轮压载和满载状态下的直航运动和斜航运动水动力数值计算。将直航阻力计算结果与船模物理水池试验数据进行比较验证;对斜航水动力系数和力矩系数进行多项式拟合求取相关水动力导数,将拟合结果与经验公式估算的结果进行比对,结果表明相对误差在工程可接受范围内;最后将计算所得的水动力导数代入到数学模型中,用于预报和运动仿真。(5)以C++语言为工具,开发了船舶运动仿真测试平台。以“育鹏”轮为仿真对象,分别在压载和满载状态下进行了一系列运动仿真试验,并将部分仿真试验结果与实船海试数据或IMO船舶操纵性衡准进行对比,验证了数学模型的正确性。