畸形波是一种波高极大、突发性强的灾害性波浪,对海上结构物和海上作业船舶安全构成了极大地威胁。目前学者们对畸形波的发生概率、统计特性和生成机理等做了大量研究,但是大多集中在二维问题,而实际的海浪是多向不规则波浪。因此,多向随机波列中畸形波的发生概率、统计特性和生成演化过程的相关研究成果可为海上建筑物的安全评估和结构设计提供依据。本论文基于实测数据分析和数值模拟两种手段,对多向随机波列中畸形波的发生概率,以及其与波列统计特性关系进行研究。以明确实际海洋中畸形波发生概率特征和其影响因素,并探讨畸形波形成原因。首先,通过对多地海上实测波浪资料进行分析,探究了实际海洋中畸形波的发生与波列统计特性关系,以及可能的形成原因。研究表明,当波列峰度值较大时,Rayleigh分布低估了大波高的出现概率,Mer和GC分布能够给出较好的预测。畸形波发生概率随峰度值增大而线性增大,MER模型能够较好的描述畸形波的发生概率和峰度值的关系。另外,基于实测数据中典型畸形波的小波能谱和波面过程,探讨了实测畸形波可能生成机理,认为海上畸形波可能由于调制不稳定性和波能叠加等多种原因产生。其次,基于高阶谱方法对不同方向分布的多向随机波浪进行长时间数值模拟,分析了方向分布对畸形波的统计特性以及发生概率的影响,同时探究了单向不规则波列和多向不规则波列中畸形波的生成和演化过程。研究结果表明,随着方向分布宽度标准差σθ的减小,即方向分布宽度越窄,波列越不稳定,峰度值的最大值增大,畸形波生成概率的最大值也逐渐增大,σθ=10°是方向分布影响的临界值,当方向分布宽度标准差大于该值,方向分布对畸形波概率的影响很小。而且当σθ＜10°时,随着方向分布宽度标准差的减小,畸形波的发生概率与峰度之间的相关性更强,特别是s=800和单向波时,畸形波的发生概率趋近于Mer预测。同时随着方向集中度参数s的增大,波高分布和波峰分布逐渐偏离Rayleigh分布,并且波高分布向Mer和GC分布靠近;峰度与波群陡度之间的关系不受方向分布的影响,满足定量关系式Kurtosis=11.66GFw/GLw。最后借助小波能谱图、波面过程线以及波列空间演化图分析了三维畸形波的形成过程,结果显示,方向分布宽度极窄（s=800和∞）时,畸形波在非线性调制不稳定作用下生成,而对于方向分布较宽的波列（s=0）,畸形波是由不同方向的波面空间汇聚形成的。