自19世纪九十年代以来,世界捕捞渔业产量保持相对稳定,水产养殖产量增长较快,以满足日益增长的人口数量对优质水产品的需求。但由于过去中国近岸养殖的规模化无序发展使得养殖海域空间已逐步趋于饱和,加上沿海旅游业以及滨海重工业发展会进一步占据近岸海域资源,致使通过高效的养殖设施装备逐步向外海深水水域发展是必然趋势。深水网箱是海洋养殖先进生产力的代表,具有养殖产量高、养殖效益好的显著优势,已成为中国深水养殖拓展海洋养殖空间的重要设施装备。本文研究的结构是应用于南海的单点系泊高密度聚乙烯网箱,研究的主要内容如下:第一章为绪论,介绍本文的研究背景和意义,分析国内外网箱系统的研究现状,以及本文的主要研究内容。第二章介绍了波浪理论、数值模型基本理论以及有限元分析方法。第三、四章建立了网箱数值模型并开展了相关物理模型试验,验证了数值模型的有效性。在此基础上,针对实际尺寸的单点系泊原型网箱在不同风浪流组合情况下的网箱受力变形进行了模拟研究,并且分析讨论了网箱系统分别在3种浮管壁厚、3种锚绳长度和3种沉子质量对锚绳受力和浮架变形的影响。最后分析了单点系泊和多点系泊方式浮架变形以及网箱系泊力的情况,并且进一步分析了系泊方式对网箱运动特性的影响。第五章研究了不规则波浪和水流条件下网箱动力响应,通过频域和时域分析了网箱受力变形和运动特性,网箱系统纵荡与锚绳张力密切相关,流速对两者也有明显主要作用,网箱系统在低频和波频下均有响应,在高频区域表现为高阻尼系统。在网箱的运动分析方面,得出浮架升沉与波高和流速的关系,而纵荡运动与锚绳张力高度相关,且受流速影响明显。最后总结了本文的研究成果,并对未来的研究方向进行展望。