近年来随着海洋油气开采的迅速发展,人们越来越重视对柱体构件承载力的研究。水平柱体是海洋油气工程中经常用到的构件之一,柱体所受的水动力是工程计中必须考虑的主要问题。目前关于波浪与垂直圆柱的相互作用的研究已十分深入,同时有不少关于波浪与多个垂直圆柱相互作用的研究。而关于波浪与水平固定的圆柱体的相互作用大多采用物理模型试验的方法,因此本文基于线性波浪理论,将采用多极子展开法进行求解。首先建立由多级子线性组合表示的散射势和辐射势级数形式的解析表达式,通过多级子展开法对作用在有限水深中水平圆柱上的透反射系数和波浪力开展了理论分析。将速度势分解为对称势和反对称势,并给出了速度势的多级子线性组合表达式,利用物面边界条件和三角函数的正交性确定速度势表达式中的待定系数。推导得出了波浪对淹没水平圆柱透反射系数和波浪力的解析表达式。为了验证上述分析过程的正确性,在大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的溢油水槽中进行实验,对五个周期在不同淹没深度和半径条件下进行了波浪对水平圆柱作用力的研究。本文提出的理论方法计算结果与实验数据吻合良好,数值计算和实验比对表明水平圆柱的淹没水深和圆柱半径对透反射系数和波浪力具有显著的影响。因此,所推导得出的水平圆柱所受波浪力的计算方法,可为进一步开展波浪与多个水平圆柱相互作用的问题奠定基础。