风浪相互作用以及随机波浪谱理论一直是物理海洋学和随机波浪理论研究的中心问题。结构在波浪作用下的随机响应及其动力可靠度则为海洋工程研究的重要内容。围绕上述两个主要问题，本文提出了基于拟层流风波生成机制的物理海浪谱模型，并应用概率密度演化方法开展了近海风力发电高塔在随机波浪作用下的动力可靠度分析。 ⑴由一般方式推导出高阶Orr—Sommerfeld方程，其一阶形式对应经典的拟层流机制。引入合适的坐标变换使得各个高阶Orr—Sommerfeld方程变为标准形式。采用Runge—Kutta法结合微分方程级数解理论，分别获得深水及有限水深时能量传递系数的数值解。考虑扰动波面是Stokes波，发展了风浪相互作用Stokes模型。针对二阶情形，考察了高阶波面压力及能量的变化规律，讨论了波陡、相对水深对其的影响，并定义了拟非线性能量传递系数以计及高阶能量的贡献。 ⑵基于拟层流模型，揭示了风浪谱能量来源的具体物理机制，即给定频率处海浪谱的能量等于具有该频率的谐波自具有对数剖面的平行气流中汲取而来。利用Fourier密度谱与能量谱之间的关系，建立了海浪谱与风波相互作用之间能量传递的物理联系。采用坐标偏移算子和窗函数，建立了基于拟层流风波生成机制的物理海浪谱模型：随机Fourier海浪模型。分析表明，上述能量传递关系具有相同的量纲，由此建立的谱模型具有明确的物理意义。在59个实测波面样本功率谱的基础上，分别以均方逼近和一致逼近为随机建模准则，通过优化算法识别出模型中随机参数的概率结构。通过考虑随机参数的相关性，检验了独立性假定对随机建模结果的影响。 ⑶介绍了采用概率密度演化方法进行动力可靠度分析的一般步骤，说明了其中涉及到的关键技术，如数论选点法，等价极值事件原理。基于本文提出的随机Fourier海浪模型，分析了海上风力发电高塔结构在随机波浪作用下的动力反应及其可靠性，给出了塔顶侧移、塔底危险点应力、塔底弯矩的动力可靠度。其中，波浪荷载通过线性波浪理论和Morison公式计算，结构动力响应的确定性分析结果由ABAQUS有限元软件建模完成。 ⑷研究表明：本文提出的能量传递关系具有明确的物理意义，在此基础上发展的随机Fourier海浪模型可以很好地预测谱能。随机建模结果证实，随机Fourier模型均值以及集合功率谱与对应的实测值吻合良好，随机Fourier海浪模型的标准差建模结果还有待于改进。结合等价极值事件原理，概率密度演化方法可以成功地应用于结构的波浪动力可靠度分析。