随着海洋开发逐渐向深海领域发展,面临的海洋环境日益恶劣,要面对的波浪的非线性效应更加显著。非线性波浪的高频分量容易诱发海洋结构物产生spnnging和ringing现象,且随着水深的增加而加剧,对结构的安全性有很大的影响。因此研究波浪与结构物的非线性相互作用具有重要意义。本文基于势流理论,应用高阶边界元方法(HOBEM)建立了波浪与三维物体相互作用的完全非线性时域数值模型。该模型采用完全混合欧拉-拉格朗日(MEL)方法追踪流体瞬时水面,运用四阶龙格库塔法对自由水面边界条件和刚体运动方程进行数值积分,引入虚拟变量间接计算非线性波浪荷载,应用弹簧近似法生成的动网格技术对瞬时水面和瞬时物体湿表面网格进行重新剖分,利用插值技术求得自由水面新网格节点的物理量和几何量。本文建立了完全非线性数值波浪水槽模型,通过推板造波和源造波两种方法产生波浪。其中利用源造波法生成波浪,可以避免二次反射波浪问题。然而数值波浪水槽模型存在水槽侧壁反射和横向立波共振问题,因此很难准确模拟实际海洋环境中波浪与结构物的相互作用问题。针对数值波浪水槽的局限性,本文利用入散射波分离技术,建立和开发了新的开敞水域完全非线性数值波浪模型。该模型将入、散射波分离开,入射势通过五阶Stokes波理论解给定,散射势在瞬时总波面上满足完全非线性自由水面边界条件,建立了关于散射势的定解问题。与数值波浪水槽模型相比,该模型在圆域内进行模拟,消波过程容易实现,避免了水槽侧壁反射和横向立波共振问题；同时,应用该模型可以使用较少的网格单元完成同样精度的计算,计算效率更高。本文首先对完全非线性数值波浪水槽中波浪的传播及其对固定物体的绕射作用进行了研究,同时分析了数值波浪水槽的局限性。其次,利用开敞水域完全非线性数值波浪模型计算了波浪对固定物体的绕射作用、浮体强迫运动以及波浪与浮体的相互作用问题。将以上计算得到的波浪荷载、波面以及物体运动响应结果与已发表结果进行了对比,吻合良好；同时将开敞水域数值波浪模型的结果与频域二阶结果进行了对比,指出了二阶理论应用的局限性和本文方法的优势,此外,本文三阶绕射力与频域三阶结果吻合良好。最后,对TLP平台ringing现象进行了研究,系统地分析了入射波浪幅值和频率对平台垂荡方向和纵摇方向高频共振及张力腿张力的影响,发现与垂荡方向相比,平台纵摇方向的高频共振现象更加显著、影响的频率范围更广、对张力腿的张力影响更大。