随着《中国制造2025》发展规划的提出,我国加快了在海洋工程装备上的研发进度。钻井船凭借其广泛的适用水深以及良好的机动性成为了研究的热点。钻井船在船舯具有垂直贯穿船体的月池结构用于下放作业设备。随着钻井船的不断发展,到第七代超深水钻井船,船体的月池结构已逐步发展为大月池开口。月池中复杂的流体运动会给钻井船的阻力性能和运动性能带来不利影响。研究大月池开口钻井船的水动力性能,不仅是为了绿色节能,也是为了保障钻探作业的顺利进行。本文结合模型试验和数值计算,全面地研究了一艘大月池开口钻井船的水动力性能,并针对8个不同形状的月池,分析月池形状变化对钻井船水动力性能的影响。通过拖曳试验和CFD模拟,研究月池增阻现象和机理,发现在高航速下月池增阻可超过50%,导致月池增阻的主要原因是月池内的漩涡脱落引起的水体振荡。比较带不同形状月池钻井船的阻力曲线,发现对本钻井船而言,月池阶梯后置以及设置合理的倾斜的月池前后壁面有利于减小月池增阻,最大的阻力优化效果分别能达到10%和9%。比较8个月池的后壁面处的波面幅值谱,发现阻力性能较优的月池内水体振荡较为和缓,从而减小了月池增阻。通过耐波性试验和势流计算得到的RAO曲线,以及不规则波风浪流试验中的运动极值和有义值,分析了大开口月池钻井船的运动性能,并对比了不同月池对钻井船运动性能的影响,发现在月池总体积变化不大时,月池形状改变对钻井船运动性能的影响很小。通过规则波试验、白噪声试验和势流计算,分析阶梯型大开口月池内的波浪升高。比较试验结果和势流计算结果,发现势流计算对于月池固有周期和非共振区的波浪升高幅值的模拟是可信的,但在共振频率附近,势流计算的波浪升高幅值偏大。由于浅水效应的影响,在阶梯上靠近壁面处,水体的波浪升高峰值最大,波浪升高与入射波高之比约为3。对比不同形状月池内水体在阶梯上靠近壁面处的波浪爬升可知:倾斜的月池侧壁会减小月池的固有周期;改变月池阶梯的位置,不影响月池的固有周期。对比钻井船运动和固定时同一月池内的波浪升高,发现共振时月池内水体和钻井船的耦合运动,会影响月池内的水体振荡幅值,且会增大共振的频率。本文对大开口月池钻井船的水动力性能进行了系统的分析,得到了一系列有意义的结论,为钻井船水动力性能的研究和月池的设计提供了很大的参考价值。