拖轮在辅助他船操纵过程中发挥着重要作用。以全回转拖轮为代表的现代港作拖轮已成为各大港口的主力船型,对全回转拖轮操纵性能的研究需进一步深入。同时全功能航海模拟器需要交互式拖轮模型,更好实现人员培训和工程论证。本文研究全回转拖轮水平面操纵运动数学模型,主要完成了以下工作：(1)基于分离建模思想,建立全回转拖轮的水平面运动方程。仿真研究通过数学模型计算出船舶运动状态。主要研究的是深水条件下的常规操纵,将水动力分为惯性力和黏性力两类。由于全回转拖轮装有两只全回转推进器,在计算推力转矩时考虑了推进器的组合推力。(2)建立全回转拖轮剩余阻力和导管螺旋桨的推力的计算模型。利用塔格尔特阻力图谱计算船舶剩余阻力。棱形系数是确定剩余阻力的重要参数,本文通过ShipPower软件辅助确定了棱形系数；并利用MATLAB和函数插值,将阻力曲线转换成可用于计算机仿真的多项表达式。全回转拖轮的操纵性能很大程度上取决于全回转推进装置。研究全回转拖轮配备的导管螺旋桨动力性能,并给出了导管螺旋桨推力计算方法,同时分析了伴流以及推力减额等对推进性能的影响。并验证了阻力与推力模型的正确性。(3)以Visual C++6.0为开发工具建立仿真测试平台。对全回转拖轮进行了典型操纵试验的仿真,包括：螺线试验、Z形试验以及回转试验。通过仿真结果与丹麦海事研究所的船模试验数据对比,所建模型的精度满足仿真需要。