海洋浮式圆柱体是常见的海洋与海岸工程结构物,其在复杂海流条件下的涡激运动响应对自身及附带构件有着严重的疲劳破坏,是海洋领域重点关注问题。同时涡激运动是一个非线性非常强烈的流固耦合问题,亟需理解其内在的激励机理,提出有效的响应控制方法。目前,涡激运动的相关研究多为两自由度的平动,包含转动的多自由度运动研究较少。因此,本文以数值模拟的方法探究了海洋浮式圆柱体的多自由度涡激运动问题,为圆柱体的多自由度涡激运动研究提供参考。本文基于STAR-CCM+求解器,使用改进的延迟分离涡湍流模拟（Improved Delayed Detach Eddy Simulation,IDDES）方法建立了考虑流固耦合的圆柱体涡激运动数值模型,采用重叠网格方法（Overset Mesh）解决结构运动导致的网格变形问题,实现了对海洋浮式圆柱体多自由度涡激运动响应特性的预报。本文主要研究工作包含以下三个方面:为了测试本文所采用数值模拟方法的有效性与准确性,本文首先开展了圆柱体的两自由度涡激运动数值模拟研究。本文数值模拟的圆柱体静水自由衰减试验结果、运动响应幅值同模型实验结果吻合良好;柱体的运动响应时程曲线和频率、运动轨迹都符合现有研究规律,故本文所采用的数值模拟方法可靠。基于数值模拟验证结果,本文开展了S-Spar的两自由度涡激运动数值模拟研究,探讨了其运动响应特性和水动力系数规律。研究表明:S-Spar的两自由度涡激运动有明显“涡激共振”现象,运动频率接近其固有频率,响应幅值明显增大,运动轨迹呈现经典的“8”字形;柱体不同直径结构的水动力系数存在差异,系数时程曲线有一定的相位差,且高雷诺数下的湍流效应导致水动力系数时程曲线在高折合速度时逐渐变得紊乱。圆柱体的转动是其六自由度运动的重要组成部分,在涡激运动中不可忽视。因此,为了探究包含转动自由度的圆柱体多自由度涡激运动响应特性,本文进行了S-Spar纵荡、横荡、垂荡、纵摇和横摇五自由度的涡激运动响应数值模拟研究,分析了各个自由度的响应特性,并探讨了五个自由度的耦合效应。研究表明:S-Spar五自由度涡激运动有三个明显的“涡激共振”区间,分别对应着横荡、垂荡和横摇三个自由度,在不同折合速度范围它们的运动频率分别接近各自固有频率,响应幅值明显增大,横荡“涡激共振”时的运动轨迹为典型“8”字形;各个自由度的耦合效应明显,横荡共振时导致横摇运动主频为横荡频率,纵摇运动频率既有自身运动频率还有明显的纵荡、垂荡频率,且不同流速下主频在它们之间转化,纵荡与横荡运动频率存在2倍关系;五自由度运动的水动力系数在柱体不同结构处存在差异,升力系数幅值和拖曳力系数均值随着结构变化,不同结构的时程曲线有一定的相位差,且随着折合速度的变化改变,而且垂荡运动会增加拖曳力成分;柱体尾流涡旋脱落主要为2P模式,且在横荡“涡激共振”时最为明显。