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为探讨波浪效应下大型圆柱所受的波浪力，以多层σ坐标变换模型为基础，模拟随时间变化的自由表面，建立了三维波浪与结构物相互作用的数学模型。对三维波浪与大型圆柱波浪力进行了数值模拟，用浸没边界法（IBM）处理不规则结构物表面。结果表明：圆柱波浪力、力矩的数值计算结果与试验结果和理论解吻合，水平波浪力和力矩随波数先增大然后减小，竖向波浪力随波数增大而减小，建立的三维数学模型能够很好地模拟结构物所受的波浪力及力矩。