操纵性是船舶的重要水动力性能。现代船舶的发展趋势是大型化、高速化、智能化,船舶操纵性变得越来越重要。近年来,随着计算机计算能力和CFD技术的发展,数值预报的精度不断提高,CFD数值模拟的应用场景也在逐步扩大。在船舶操纵性方面,CFD数值模拟法已初露峥嵘。国际拖曳水池会议(ITTC)操纵性技术委员会分别召开了SIMMAN2008和SIMMAN2014学术研讨会,组织对不同操纵性预报的数值模拟方法进行验证的研究。本文正是在这样的大背景下,利用CFD法和试验法对船舶水动力导数及操纵性进行了数值研究。目前预报船舶操纵性最普遍的方法是确定船舶水动力导数,结合船舶操纵运动方程进行数值仿真预报。本文基于CFD技术,探究了网格的划分方法和湍流模型的选择方法,采用了重叠网格技术,数值模拟了直航试验、斜航试验、纯横荡试验和纯艏摇试验等拘束船模试验;在上海交通大学多功能拖曳水池和循环水槽进行了同工况的拘束船模试验,试验结果与数值计算结果比较,验证了数值模拟方法的可靠性。基于python编程处理试验数据,确定了相关水动力导数。通过比较大开口封闭与打开时的水动力导数,发现了大开口的存在使得大部分水动力导数增大。基于MMG船舶操纵运动方程对船舶的回转试验和Z形操纵试验进行了仿真。为了预先对采用的模拟方法进行验证,利用标准船模KVLCC2的相关水动力导数,基于matlab编程构建船舶操纵运动方程,预报船舶回转试验与Z形操舵试验,与丹麦FORCE technology试验值进行比较,发现两者运动轨迹吻合,表明了采用的计算方法是一种能准确预报船舶操纵性的有效方法。在此基础上,基于四阶Runge-Kutta方法进行matlab编程完成对MMG操纵运动方程的求解,完成了对船舶操纵运动的仿真,得到了船舶操纵运动的轨迹,获得了回转直径,回转周期等参数。为了方便展示仿真结果利用python编程生成了可执行文件。通过比较大开口在封闭和打开时船舶的操纵性能,发现大开口的存在会使船舶的回转性能变弱,航向稳定性变强。本文基于CFD技术数值模拟了拘束船模试验,并基于MMG方程利用matlab编程对船舶操纵运动进行仿真。通过与试验值得比较,可以发现本文采用的操纵性预报方法有很强的实用性,计算精度较高,可以满足船舶设计初级阶段操纵性的预报需求,具有一定的工程应用价值。为数值预报船舶操纵运动提供了可行方案,推动了CFD技术在船舶操纵性方向的应用。