海底管道是进行海上油气输运的通道,具有连续、快捷、输送量大的特点,在海洋油气输运中发挥着重要作用,被称为海洋油气生命线。由于海底管道横贯深浅水海域,在海流的长期作用下,管道周围的沙床极易发生迁移和淘蚀,导致管道失稳。同时因为海底管道监测和维护难度大,一旦出现断裂或泄漏则会带来严重的环境污染、经济损失。因此充分了解海底管道周围的局部冲刷特性,指导工程安全设计,对海底管道的正常运营具有重要意义。本文利用计算流体力学数值分析模型,对单向流作用下,海底管道下方沙床表面的剪切应力局部放大特性,不同沙床上的管道的局部冲刷特性以及双管道的局部冲刷问题开展了分析研究。其中,管道下方剪切应力放大系数是指该点的流体剪切应力与无管道条件下的剪切应力的之比,体现了因管道铺设引起的局部切应力变化。论文第一章主要介绍研究背景,总结该领域目前的研究现状,提出论文研究工作的重点。第二章主要介绍海底管道局部冲刷数值分析模型及其验证。论文第三章主要针对海底管道周围的剪切应力放大系数特性开展研究。研究结果表明,在极浅水条件下,相对水深越小,管道上方自由表面的水位变化越大,甚至出现水跃,引起管道后方的流场的剧烈变化,导致冲刷深度和剪切应力放大系数的增加。当水深大于3D（D为管道直径）时,管道上方自由表面不再出现水位差,水深大于6D时,水深变化对局部冲刷的影响可以忽略。同时,管道距离床面的间隙比越大,平衡冲刷深度越浅,剪切应力放大系数减小。随着管道直径的增大,管道下方平衡冲刷深度和剪切应力放大系数都有所减少,需要注意的是,本文使用的冲刷深度均已无量纲化,S*=S/D。但D＞0.4m后（雷诺数Re＞2.95×10~5,Re=UD/ν,其中U为来流流速,D为管道直径,ν为流体运动粘度）便不再影响平衡冲刷深度。论文第四章主要针对不同泥沙参数下海底管道的局部冲刷特性开展研究。随着推移质系数βMPM的增大,冲刷到达平衡所需要的时间减小,平衡冲刷深度增大,但当βMPM＞12时,推移质输沙率对平衡冲刷深度的影响不再明显。同时,随着泥沙密度的增大,冲刷达到平衡所需要的时间增加,平衡冲刷深度降低。随着泥沙的中值粒径的增大,管道下方平衡冲刷深度增加。论文第五章主要针对不同管道间距下双管道的局部冲刷特性开展研究。数值分析结果表明,当管道间距G≤0.5D时,双管道在流场中形成整体剪切层,同时产生一体化的冲刷地形。随着管道间距的增加,双管道的剪切层和局部冲刷地形开始分离,下游管道流场和冲刷地形受上游管道影响剧烈。当G＞4.0D时,两管道的局部冲坑形态完全分离,局部冲刷地形不再重合,但上游管道的尾迹涡旋仍可对下游管道的局部冲刷过程产生影响。论文第六章对主要的研究成果进行了总结,并对后续的研究工作进行了展望。