随着我国南海岛礁建设如火如荼的展开,海洋结构物作业的安全性越来越受到人们的关注,但将海洋结构物暴露在恶劣的海洋环境中是极其危险的。因此有必要对作业中的海洋平台进行掩护设计。防波堤的存在能极大的改善海洋平台的运动、气隙等诸多水动力性能因素,从而提高海洋结构物作业的安全性。因此,本文基于ANSYS 18.0流体分析模块,对不同防波堤布置形式下海洋结构物的水动力问题进行研究。本论文的主要工作如下:(1)首先针对相关问题进行国内外文献总结,主要分析了数值水池的研究现状,在此基础上,对波物相互作用中存在的波浪爬高,结构物受力以及海洋平台气隙响应等相关水动力问题的研究现状进行了调查分析。最后,对工程中的防波堤布置方案及相关港口建设等工程案例进行了归纳与总结。(2)基于水动力学中的相关理论,对本文所涉及到的数值模拟方法和理论进行了说明。详细介绍了流体运动的基本控制方程,各种湍流模型的优劣势,数值离散方法,各类边界条件,两相流问题中涉及到的自由液面处理,以及物体运动涉及到的动网格技术等。(3)基于ANSYSY 18.0流体分析模块建立了具有造波及消波功能的三维数值波浪水池。借助求解器中特有的用户自定义函数(User-Defined Functions,UDF)二次开发功能,实现了数值造波方法中的速度边界造波和推板造波,并采用推板造波法实现了二阶Stokes波的模拟。在水池末端通过修改消波区中的动量方程源项实现了波浪的消除。随后对数值波浪水池中存在的波浪衰减问题进行了研究,提出了最优的仿真方案。最后,基于完整造波及消波功能的数值水池对国际拖曳水池会议(International Towing Tank Conference,ITTC)提出的波浪爬高标准算例进行模拟,并将数值模拟结果与实验结果进行对比,验证了文中水池的准确性。(4)基于数值研究经验对近海六立柱平台进行了波浪爬高、运动响应以及气隙等相关水动力问题的研究。首先借助于波浪爬高的时历曲线分析了平台各立柱间的水动干扰对波浪爬高的影响,随后探讨了沉箱的存在造成的波浪放大现象,并对波浪参数改变所引起的前后排立柱迎浪面的波浪爬高的变化进行了说明,最后,研究了波浪参数改变对海洋平台的运动及立柱周围最小气隙分布的影响。(5)基于文中数值经验,在不改变平台模型的基础上,首先采用两种平行对称布置的防波堤对平台进行掩护,在不同入射波周期作用下,研究半潜式平台在掩护状态下的运动响应及立柱面波浪爬高,并从波浪相对爬升高度变化对防波堤的掩护效率进行了研究。随后,改变防波堤与平台的相对位置,讨论了防波堤位置设置变化对平台运动响应及波浪爬高的影响。最后,对比了对称式布置与非对称式布置对平台水动力性能的影响。