海洋中蕴藏着丰富的风能资源,但是随着海上风电的开发利用,近海风电规划已日趋饱和,因此部分发达国家将目光投向了深海。然而近海的固定式风机无法适用于深海,所以浮式风机的研究与设计对海上风电行业的发展具有重要意义。本文首先对海上浮式风机发展的背景以及国内外的研究现状进行了概述,提出了当前浮式风机发展的几个主要技术挑战,并介绍了浮式风机动力响应计算的方法。在此基础上,以美国国家可再生能源实验室设计的NREL-5MW为目标风机,参考Truss Spar型海上油气平台的特点及结构形式,概念性地设计了一种Spar型浮式风机基础,确定了其主要性能参数,并对其进行频域水动力分析,得到其水动力系数以及RAOs、二阶力传递函数等幅频特性。然后,选取典型的作业工况,通过与典型浮式风机基础的时域运动响应比较,验证其水动力性能;同时选取某极端工况,评估该浮式风机基础及其锚泊系统的安全性。本文还对传统锚泊系统进行优化设计,通过改变锚链布置形式的方式,增大锚泊系统在风机俯仰自由度上的回复力矩,以提高其对风机俯仰运动的控制性能,并与传统锚泊系统进行对比,验证了其在风机俯仰运动控制上的优越性。此外,还从强度、疲劳两个角度分析了锚泊系统的优化设计对各锚链的影响。最后,对本文的研究工作进行总结并得出结论,同时对后续的研究工作进行展望与探讨。