由于大型浮体具有建造周期短、成本低以及维修便捷等特点,在海洋资源开发上得到广泛应用,逐渐成为国际海洋工程界研究的热点。而在恶劣海况下,由于波浪与浮体之间的非线性作用加强,使得浮体的水弹性响应具有明显的非线性特征,为了保证浮体在极端海况下的安全性与稳定性,必须对大型浮体在非线性波浪作用下的水弹性响应进行有效的预报。本文采用时域下CFD-FEM方法,深入分析了非线性波浪与大型浮体之间的耦合作用。其中主要研究工作和成果如下:(1)借助STAR-CCM+粘流计算平台,建立三维非线性波浪粘流数值水池。首先基于速度入口造波方法生成了五阶Stokes波浪,并在网格划分上对计算精度进行了讨论;之后采用组合波浪聚焦模型、动网格技术与程序接口,对软件进行二次开发,生成了可在指定时刻与位置处聚焦的畸形波浪。(2)基于CFD-FEM双向耦合的原理与方法,在三维数值波浪水池中建立了五阶Stokes与弹性浮体相互作用的数值模型,计算得到了浮体的垂向位移变形,通过与水池实验数据和三维板理论在不同波浪环境下的浮体垂向位移结果对比,证实CFD-FEM耦合方法的有效性。并进一步研究了浮板的厚度、入射波波幅和三维效应对浮体水弹性响应的影响。结论表明,波幅的增加会加剧弹性浮体的水弹性响应,浮体各点处的垂向位移随波幅的增加而增大;当浮体厚度改变时,不同厚度浮体自由端处的垂向位移差异较小,而在中部等位置处,厚度对浮体的水弹性响应有较大的影响。(3)在三维粘性数值水池中建立了畸形波浪与弹性浮体相互作用的耦合数值模型,并研究了畸形波浪作用下弹性浮体的水弹性响应。结果表明,随着有义波高的增加,浮体的水弹性响应加剧;当畸形波的波峰达到一定高度时,波浪将涌上浮体的上甲板,浮体运动出现明显的非线性效应;通过改变浮体与造波边界的距离,得到了畸形波聚焦在浮体不同位置处垂向位移的变化情况,发现当波浪聚焦在浮体中部时,垂向位移无明显的增加;由于谱宽较小的畸形波浪能量集中,导致各个波浪成分的波幅增加,在组合时非线性相互作用加强,与浮体之间的水弹性响应非线性效应加剧。