包括比例模型的设计和建造、在合适的装置中模拟环境、测量在比例环境中模型的响应，把测得的响应按比例放大到设计值。模拟海洋结构小缩尺模型经受的环境，重现结构物在海上就位作业时结构将要经受的响应。这使设计者能够验证其设计方法，并且为结构物在建造时的最终设计采取一些必要的校正措施。物理模拟还可以验证用于特殊用途的新颖创新设计方案，以及验证已设计结构的作业情况。由于模拟试验通常采用小缩尺模型，并且相似准则允许比例放大试验数据作为全尺寸数据，所以在进行模型试验之前，需要清楚地理解相似准则。

模拟准则将实物系统的性能与相似模型的性能以一种特定的方式联系起来，问题是要形成能精确描述这种相似性的适当的相似准则。在模拟原型结构的小缩尺模型中，至少有3个方面必须予以注意，以便使模型能够真实地体现原型的性能：结构的几何形状、流体流动及两者的相互作用。因此，需要找到结构几何形状的相似性、运动相似性和结构受到其周围流体流动作用的动力相似性。

几何上相似的结构虽然具有不同的尺寸，但是具有相同的形状。为试验建造的小尺寸模型，尤其是浸没在水下的部分在形状上必须与原型相似。至少，水下的重要构件必须能够准确地进行模拟。如果假设原型和试验模型对应点的线性尺寸之间存在恒定的缩尺比例，可以很容易地实现几何相似：

式中为原型对应部分的尺寸；为模型对应部分的尺寸；为原型与模型之间的缩尺比。

在这种情况下，这两个结构是几何相似的，相似比（例如，特殊构件的直径和长度）将会保持不变，从而确定了模型的比例系数，定义为。

如果流体速度的比值和流体加速度的比值保持不变，在模型中就可以实现运动相似。因此，结构原型速度与对应的模型速度的比值是一个特定的常数。这适用于所有的速度，包括流体质点速度、风速、拖航速度、某一特定方向的模型速度等。类似地，加速度的比值也是一个常数，它们的关系根据相似准则来确定。当速度和加速度满足了相似准则时，可以认为模型和原型结构运动相似。

做相似运动的两个相似结构的质量引起的力，可以用牛顿定律写成质量和加速度的乘积，所有对应的外加力必须采用恒定的比值和相同的方向。因此，在运动相似系统中，几何相似结构有相似质量系统，其受力也相似。当模型受力和原型结构受力相似时，该模型可以认为与原型动力相似。选定的相似准则确定了模型的这种缩尺比例关系。

为了使模型能够准确地表示全尺寸结构，几何相似、运动相似和动力相似这3个条件都必须达到要求，这样才能使模型试验数据按比例放大到全尺寸结构，而不会有任何失真。水动力相似准则根据力的比值来确定，表中根据流体、结构相互作用问题给出了最常用的相似准则。在一个特定缩尺比中可能会包含几个比值，其中一个比值可能比其他的更加突出。模型和原型之间的动力相似满足相似准则，在大部分情况下，模型结构只能满足这些相似准则中的一个。因此，理解结构经历的物理过程并且选择能够支配这个过程的最重要的相似准则是非常重要的。

弗劳德数适用于重力波，雷诺数与结构中的拖曳力有关。除垂直受载的细长结构外，欧拉数不如这些参量重要。柯西数在弹性结构中起着重要的作用，例如顺应塔、立管和张力筋键。Keulegan-Carpenter数对于小型结构构件非常重要，这里的力根据水动力学惯性系数和拖曳系数来计算。斯特劳哈尔数是无量纲涡旋分离频率，对于一个运动着的结构，当流体经过结构构件产生分离和涡流时，必须考虑它。

典型的海流或者波浪与结构的相互作用问题涉及弗劳德数、雷诺数和邱卡数。对于受变形影响的结构，必须另外考虑柯西数。对于在流体介质中振动的结构，还需要考虑斯特劳哈尔数。

直径为D的静止圆柱体在速度为v的流体中产生的涡旋分离频率f_e，在宽广的范围内是Re的一个线性函数。Sr和Re之间的关系存在于稳态流中，通常可以认为，在2.5×10²<Re<2.5×10⁵范围内，Sr≈0.2。超出这个范围，Sr增加到大约0.3，然后，随着Re的进一步增加，此圆柱体后面涡区中v的规则周期性行为就会消失。很多研究者在试验中已经观测到这种趋势的一些变化。

在海洋工程结构问题中，表中列出的无量纲相似准则中最常用的是弗劳德相似准则，在许多情况下，雷诺数也同样重要。在小尺寸模型中实现雷诺相似相当困难，但也并非不可能，Fr和Re同时满足更加困难。在水动力中，弗劳德准则是普遍接受的模拟方法。