如今,世界海洋油气开发逐渐向深海迈进,人们在深海工程上聚焦的目光越来越多。半潜式平台具有水线面小、甲板可变载荷大等优点,在海洋油气资源开发中得到了广泛的应用。在风、浪、流的联合作用下,半潜式平台在六个自由度方向上运动,锚泊定位系统和动力定位系统则作为平台定位和运动约束系统,限制平台在作业允许范围内移动,从而保证半潜式平台在作业工况和恶劣海况下的安全。本文以工作水深为1500米的某半潜式平台为对象进行水动力分析和定位系统性能研究,论文的主要研究内容包括以下三个方面:在经典AQWA中建立半潜式平台的水动力模型,采用三维势流理论计算平台在规则波作用下的频域运动响应,得到不同频率下的平台附加质量和辐射阻尼系数、各个方向和频率下的运动响应幅值算子(RAO)、一阶波浪力和二阶波浪力等水动力参数。通过数值模拟得到平台在频域下的水动力参数库,详细分析平台在六个自由度方向运动性能的相关规律。为研究锚泊线中串联浮子的位置和浮力大小对锚泊系统静力特性的影响,分别建立单根锚泊线和锚泊系统的静力分析模型,对浮子的位置和浮力大小进行参数化分析,得到不同位置和浮力大小的浮子对锚泊系统静力特性的影响。之后为了进一步分析浮子对锚泊系统动力特性的影响,使用ANSYS-AQWA建立水深1500米条件下锚泊系统有限元模型,在作业海况和生存海况下,对比锚泊线中串联浮子对平台运动响应和锚泊系统受力情况的影响。结果表明,在锚泊线中串联浮子能够有效减小锚泊线的张力,但降低了锚泊系统的定位能力。对于“过驱动”动力定位系统的推进器推力分配优化设计问题,根据能耗最小以及减少推进器磨损等原则,以遗传算法为优化算法建立推力分配的数学模型。同时为了避免各推进器相互干涉产生的水动力损失,对四种不同推力禁区处理方法进行数值模拟,分析四种方法在系统能耗、推进器磨损及纵荡、横荡、艏摇方向上的推力误差之间的差异,其中,动态设置可行域在减小推进器磨损以及降低推力误差方面具有明显优势;采取设置推力禁区的方式,将推进器始终保持在推力禁区外使得系统能耗最小。