随着海洋工程的进一步发展,起着输送油气重要任务的海底管道也越来越受人们的重视。鉴于海底管道受在自然因素遭受破坏引发的安全事故,就更加需要对海底管道做深层次的研究。海底管道是指敷设于水面以下,全部或者部分悬跨在海床上或者埋设于海底土中的管状设备,用于输送石油、天然气、水等的管道。海底管道与海床接触,彼此相互影响,相互作用,分析它们之间的耦合作用,才能得到海底管道的力学性能。本文是以深海中的海底管道为研究对象,依据工程力学、振动理论、流体力学和渗流力学等相关学科的理论知识,利用有限元软件(FLUENT、ABAQUS)对海底管道进行了数值模拟。海流作用下海底管道绕流问题一般为高雷诺数问题,它需要更加精细的网格尺寸以及合适的湍流模型,首先我们利用FLUENT软件对高雷诺数下管道绕流进行了数值模拟,得出海底管道在水流作用下的漩涡脱落和交变升力曲线,并与现有研究成果相比较,验证了用软件模拟的可靠性。接着我们研究了土体对管道绕流的影响,通过改变土体与管道之间的距离,给出不同间隙比下海流绕流海底管道的流场结构形态,分析了间隙比对绕流阻力和绕流升力的影响,为进一步研究海底悬跨管道的受力和变形提供载荷边界数据。将海床作为弹性体,在海底管道与海床表面之间建立接触,数值计算了海底管道与海床的耦合振动,通过对管道进行模态分析,得出其固有频率和振型,为合理避免共振引发的管道的激烈振动提供了参考依据。然后对管道进行了瞬态动力学分析,将计算出的升力加载到管道上,找出危险点位置,并对管道进行强度计算,并分析了土体刚度以及管道悬跨长度对管道动力响应的影响。最后,我们研究了无粘性饱和砂土海床的液化问题,采用Zen和Yamazaki提出的判断准则：对于海床中的某一点,当上层土骨架的重量小于该点向上的渗透力时,土层发生液化。我们选择了多孔弹性介质模型来反映砂土的本构模型,将求出的涡激载荷加载到管道上,给出了海床孔隙水压力分布情况,利用液化判断准则判别海床是否发生液化。总之,本文围绕海底悬跨管道的力学性能展开,对高雷诺数绕流问题、近壁圆柱绕流问题、海底悬跨管道与海床的耦合振动问题以及海床液化问题进行了探讨,最终目的是为了得到海底管道的力学性能,判断管道的安全与否,保证海底油气运输的正常运行。