随着海洋资源的开发与利用,不断涌现出新的海洋工程结构物和装置。在这些结构物和装置的设计过程中,除了理论分析和数值计算,还需在实验室水槽或水池中开展物理模型实验加以验证。但与实际海况相比,实验室水槽或水池的流域是有界的,侧壁的反射往往对实验结果较大的影响,同时,当船舶在狭长的河道中航行时,边界的反射也会影响船舶航行情况,因此需要更好地了解水槽侧壁反射对结构物水动力特性的影响。此外,对于水槽中特定结构,在某些频率下可能发生强透射现象,该现象的产生可能会对实际工程结构产生较大破坏,影响实际工程安全,因而有必要对水槽中强透射现象进行深入研究。基于上述工程背景,本文在势流理论框架下,开展了水槽中波浪及波流与三维结构物相互作用问题的频域研究。首先,本文基于超奇异边界元方法,对水槽中波浪与开孔薄板结构的强透射现象进行了研究。通过对含超奇异积分核的Hadamard积分准确求解,计算了水槽内波浪的反射和透射系数,研究了不同影响因素对强透射现象及波高的影响。研究发现,通过薄板恰当布置,可以有效避免强透射现象的发生。研究成果可为沿河湾港口防波堤的布置设计等工程问题提供相关的设计依据,以减少实际工程中强透射现象发生的可能性。对于任意物体,本文开展了水槽中单色及双色波浪与三维浮体二阶相互作用的研究。相比于一阶问题,在二阶问题求解过程中,需要重点考虑自由水面积分、物面积分和控制面积分的计算,这些积分对二阶结果有着重要的贡献。本文利用积分变换,对自由水面积分和物面积分进行了准确的计算。对于控制面积分,分别采用间接法和直接法进行计算。在直接方法中,给出了水槽中完整的二阶锁定波表达式,因而相比于间接方法,直接方法可以更直接地得到控制面积分,两种方法的结果可以相互校核。研究发现,与一阶结果相比,水槽侧壁对二阶物理量的影响更大,因而当用水槽实验结果预测开敞水域非线性波浪力时,需要更加注意水槽侧壁的影响。最后,本文进一步地考虑了水流作用的影响,开展了水槽中波浪、水流与三维浮体相互作用的研究。首先对稳定势和波动势分别建立了边界积分方程。在波动势求解过程中,利用水流参数对波动势和格林函数进行展开,并结合远场特征展开形式的波动势和格林函数,推导得到了两组计算效率更高的边界积分方程,并建立了高阶边界元数值模型,进而利用验证关系对该数值模型进行了验证。研究发现,水流可能引起更显著的侧壁效应,数值结果可为水槽中拖曳实验等结果分析提供依据。