陆地能源的紧缺使人们将开发的目光投向了深海资源,油气输送系统中深海阀门管线系统的安全性能则成为重点关注的部分。但水下环境复杂,波浪力及海流力等载荷不仅会引起阀门管线系统动力特性的改变,严重的还会引起管线共振,这将严重影响阀门管线系统的安全和使用寿命。本文基于目前国内外关于波、流力作用下水下结构动力响应及涡激振动问题的研究,探究了水下波、流力的分布,并就本次深海阀门管线系统在简谐动载荷作用下的动力响应和涡激振动现象进行研究,具体工作如下:(1)阐述了本次研究主要背景和研究意义,简述了国内外关于海洋波浪力、海流力及涡激振动现象的相关研究现状,介绍了用于计算波浪力、海流力的线性波理论、Morison公式法,以及预应力模态分析和谐响应分析的计算过程和理论。(2)结合线性波理论与Morison公式法,利用Matlab计算了不同水深下波浪力和波流力、海流力数值分布,依据数据绘制曲线并进行了总结。对比发现:波浪力、海流力、波流力均为简谐载荷,随着水深的增加,波浪力衰减极快,到达一定水深时,波浪力衰减至可忽略。此外,同一水深处对比数据表明,当波浪力所处区域有海流影响时,对波浪力影响很大,因此必须考虑波流力对阀门管线系统的影响。(3)浅海波流力会对结构物产生很大影响,本文结合Fluent软件与ANSYS Workbench软件,对阀门管线系统进行了预应力模态分析和谐响应动力分析。分析发现:两者趋势相同,但预应力模态下固有频率数值略高于干模态频率,主要原因是预应力的存在一定程度上增大了结构刚度;谐响应频率曲线表明:结构在第四阶、第五阶、第六阶频率即41Hz、61Hz、68Hz下达到峰值加速度。(4)进一步探究了深海处海流力产生的影响,对系统基于LES方法进行二维圆柱绕流分析并做FFT转换。通过涡脱云图发现了完整周期内漩涡脱落过程,并且升力曲线为简谐曲线,呈周期性分布;由功率谱密度曲线可得到漩涡泄放频率,计算发现阀门管线系统没有发生共振的危险。(5)探究了阀门管线系统分段支撑的临界悬跨长度下涡激振动现象。研究发现:采用动态和静态方法计算出的临界悬跨长度随支撑方式的变化而不同,两端固定时最长,两端简支时长度最短;计算发现f_s<0.7f_p,因此阀门管线系统在临界跨长下不会发生共振。