海流作用下海底管道悬空涉及管道绕流流场与海床土体渗流场之间的耦合。本文从“流体-管道-土体”耦合的角度分析砂质海床上有一定嵌入深度的管道绕流流场和土体渗流场，旨在探讨管道悬空机理及悬空管道的水动力特性。　　 本文提出了一种耦合计算海流作用下管道绕流流场与土体渗流场的二维有限元数值模型。在该模型中，绕流流场的控制方程采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程，渗流场的控制方程分别采用拉普拉斯方程和比奥多孔弹性方程，通过边界耦合可同时计算绕流流场和渗流场。对管道下方土体渗流场特性分析发现，采用比奥方程与拉普拉斯方程计算得到的水力梯度值相差较小，在计算渗流场水力梯度时可不考虑土体变形。推导得出管道下游渗流出口处土体单元发生渗透破坏的临界水力梯度公式，该公式考虑了管道嵌入深度和土体内摩擦角等参量。以所推导的临界水力梯度为判别准则，计算得到了不同嵌入深度下管道悬空的临界流速，并与以往试验结果进行验证分析。对管道悬空临界流速的影响因素进行参量研究发现，管道嵌入深度和土体内摩擦角对临界流速影响较大。根据参量分析结果建立临界流速与海床内摩擦角的关系式，可为判别海流作用下砂质海床上管道悬空提供参考。本文还将海流作用下管道下方海床渗透破坏特性与典型的隔水板桩渗透破坏进行了对比分析，分析发现隔水板桩下方的最大水力梯度位于板桩底部，而海流作用下管道下方的最大水力梯度出现在管道与海床表面交界处。　　 本文对悬空管道的水动力特性进行了数值分析，研究了悬空间隙比对管道拖曳力系数和升力系数的影响，并与刚性平板壁面情况进行对比分析。结果表明：在间隙比一定时，悬空管道的平均拖曳力系数比平板壁面情况下的拖曳力系数小；悬空管道的拖曳力系数随悬空间隙比的增大而略有减小；随着间隙比的增大，平均升力系数逐渐减小并趋于零。