人口数量逐年增长,陆地资源过度开发,致使今后社会的发展将越来越依靠海洋资源,石油和天然气等不可再生能源将越来越多地依赖海洋资源的合理开发和利用。21世纪以来,我国综合实力迅猛发展,为了适应时代的发展要求,海洋工程的研究显得尤为重要。水平圆柱体作为海洋石油平台的重要支撑及组成部件之一,具有十分重要的研究意义。本文通过数值模拟分析研究了波浪作用下水平圆柱绕流特性,意在协调海洋工程结构中水平圆柱结构体与波浪的相互作用,利于海洋工程的建设。本文的研究内容分为两部分:波浪作用下的水平水下固定圆柱数值模拟以及竖直方向自由运动的悬浮水平圆柱体数值模拟。本文应用VOF(volume of fluid)模型模拟出水气两相流的数值模拟环境,并应用k-ε湍流模型模拟出所需环境,并在Keulegan-Carpenter数(简称KC数)相似环境下的实验研究结果相对比,即KC数范围在1.57至3.14之间,Re数约在10~5左右。分别模拟了三种波浪条件下(三级、四级、五级波浪),三种圆柱尺寸(1倍、1.5倍、2倍波高),处于三种水下深度处(2倍、2.5倍、3倍波高)水平固定圆柱的受力等情况,并进行了详细的圆柱绕流流场分析,以及三种波浪条件下(三级、四级、五级波浪),三种圆柱密度时(600 kg/m~3、700 kg/m~3、800 kg/m~3三种情况)竖直方向上自由漂浮的水平圆柱的运动及受力等情况,并进行了详细的分析。对于固定水平圆柱和波浪间的相互作用,本文从圆柱大小,圆柱浸没深度及波浪参数三个方面分析。由于流体中的结构物占据了部分流动通道,使得过流面积减小,结构物对流动具有阻塞效应,C_D,C_L的大小与圆柱大小呈正相关,且与水深无关,结合理论推导得到C_L的大小与r/v~2成正比。对于竖直方向上自由漂浮的水平圆柱和波浪间的相互作用数值模拟研究,圆柱体受力的影响因素主要为波陡参数以及圆柱体密度,随着圆柱体密度的增大,圆柱体呈现出波浪翻越水平圆柱体结构的现象,使得升力阻力系数的大小与圆柱体密度呈正相关。且在波浪翻越水平圆柱体结构的情况下,波陡参数的增加以及圆柱体竖直方向上的运动使得波浪破碎程度逐渐增强,因此C_D,C_L的大小与波陡参数呈负相关,且与圆柱体运动方面,圆柱体振动幅度的主要影响因素为波陡参数,圆柱体振动中心位置的主要影响因素为圆柱体密度,且随圆柱体密度的变化,其运动规律随之发生变化。