水下立管支撑浮体是典型的连接海底管汇和浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)的关键设备,对FPSO的结构安全起到了至关重要的作用。因此,计算水下立管支撑浮体的结构强度有着重要的工程实际意义,也是本文的研究目标。对于水下立管支撑浮体这类具备复杂几何外形的结构物,其结构强度分析难以通过解析解或规范经验公式完成,往往需要借助数值计算方法,例如有限元方法(Finite Element Analysis,FEA)。一般来讲,水下立管支撑浮体在运行时会受到的重力、静水压力、张力腿拉力、和流载荷的综合作用。在对其进行有限元结构强度分析时,已有方法可以较为方便的处理前三种载荷在结构网格上的分布,但是获得准确的结构网格上的流载荷分布的方法还有待进一步研究。对于流载荷分布的准确计算,往往需要借助于计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD)。但是CFD方法获得的是流体网格上的载荷分布,难以直接应用到结构网格上的分析。因此,需要解决流体网格上载荷分布与结构网格上的载荷分布的传递问题。针对这一问题,本学位论文提出了基于分块映射的思想的流体网格和结构网格信息传递的算法,并将这一算法与CFD和FEA方法有效的结合起来,发展出了水下立管支撑浮体的结构强度分析的直接计算法。具体研究内容分为三个部分,如下所示。(1)基于通用商用软件FLUENT和RNG k-ε湍流模型,以圆柱形水下立管支撑浮体结构在典型工况下的表面流载荷计算为例,通过比较其表面流载荷的数值解和解析解,验证了模型和方法的准确性。进一步的应用上述模型和方法分析了典型水下立管支撑浮体(Subsea7)在三种典型工况(正向来流作用,侧向来流作用,以及背向来流作用)下的流体网格上的节点流载荷分布,为下一步的结构强度计算打下良好基础。(2)基于分块映射的思想,提出流体网格节点与结构网格节点之间信息传递的算法。以典型三维圆柱模型为算例,验证了该算法在处理不同流体单元密度、结构单元密度、以及结构单元形状时的网格间信息传递的准确性。并依据上述算法,基于Fortran90语言和QT 4.8界面语言开发出了相应的网格信息传递计算程序HUSTM2M。(3)在通过上述方法获得结构网格上的流载荷分布后,基于FEA方法,使用通用有限元软件ABAQUS完成实际工况下的典型水下立管支撑浮体(Subsea 7)的结构强度直接计算。在上述结构强度计算的基础之上,提出了不同的降低支撑附体结构上压力的措施并比较和分析了它们的优缺点。本学位论文提出的水下立管支撑浮体结构强度的直接计算法通过新的网格间信息传递方法实现了CFD方法和FEA方法的有效结合,具备较高的准确性。并且该方法无需通过简化就能够处理复杂几何外形结构在流载荷作用下的强度分析问题,具备较强的潜在工程应用价值。