随着经济社会的发展,人类对能源的需求越来越大,且出于保护环境的需要,开发新的清洁能源刻不容缓,风能作为一种新的清洁可再生能源越来越引起人们的重视。本文即着力于对风力机系统在复杂风浪联合作用下的流体动力响应特性进行研究,研究结果对于海上风能开发具有较重要的意义。本文首先概括了风力机动力响应研究方面国内外的研究进展,接下来分章节介绍了风力机研究方面常用的一些研究理论,对其中的一些理论使用Fortran语言开发了相关模拟程序,进行了验证和分析。在第二章中,针对空气动力载荷的建模,介绍了常用的正常风况模型、动量叶元体理论以及一些常用的空气动力载荷简化建模和求解方法,针对动量叶元体理论使用Fortran语言开发了模拟程序并进行了验证。在第三章中,介绍了水动力和水静力的求解方法,主要包括辐射力的频域和时域求解模型、绕射力求解模型、入射力求解模型和恢复力求解模型,其中非线性入射力和非线性恢复力是本文的主要创新点,各力求解均编写了相关程序并进行了验算分析。在第四章中,对于系泊系统的模拟,介绍了静态悬链线方程和集中质量法两种模型,并编写相关程序模块进行了验算和分析。在第五章中,整合前述各方法,提出了弱非线性耦合动力响应分析方法,并分别以风力机平台和系统为研究对象进行了分析研究。本文的主要研究成果在于提出了浮式风力机弱非线性耦合动力响应分析模型,并就这一模型开发模拟程序进行了多方验证和分析。对应于平台分析,该模型在瞬时湿表面上积分得到非线性入射力和非线性恢复力;辐射力和绕射力采用线性势流理论进行求解,并根据脉冲响应理论,其记忆效应由频域水动力系数和绕射势脉冲响应函数转化得到;系泊系统作用力使用静态悬链线方程进行模拟。对于系统分析,该模型在水动力和水静力求解方法上与平台分析一致,系泊力采用集中质量法进行求解,塔架风载荷使用经验公式进行求解,叶轮风载荷使用动量叶元体理论进行求解。对于平台分析和系统分析,分别编写了程序并进行了研究和分析。平台部分研究表明,弱非线性时域方法得到的RAO更大,运动平均位置不再位于静止平衡位置。分析表明该弱非线性间接时域方法可以有效考虑大波高非线性影响,适用于高海况下的平台运动响应分析。系统部分研究表明,从初始无风静止平衡位置开始模拟,系统响应出现了较大的偏移,随着模拟的进行响应时历逐渐稳定下来,运动平均位置位于新的有风动态平衡位置。本文所提出的浮式风力机弱非线性耦合动力响应分析模型可以动态考虑系泊系统作用力、风载荷以及非线性入射力和非线性恢复力的作用。虽然由于试验资料缺乏,未能与试验数据进行对比,但相关程序模块均进行了一定程度的验证,计算结果彼此均能较好的吻合,因而具有较高的可信度。本文研究对于揭示浮式风力机在复杂海况下的流体动力响应特性,开发海上风能具有较重要的意义。