内孤立波是一种发生在密度稳定层化的海水内部、特征波长很长的非线性大振幅波动,是海洋中的一种普遍现象。大振幅内孤立波携带巨大的能量,可能会对海洋工程结构特别是跨越密跃层的潜体结构产生重大影响,发生大幅掉深运动,但迄今为止相关的研究工作较少。在假设潜体不发生转动的前提下,本文建立了水平细长圆柱潜体遭遇内孤立波时运动响应求解的时域数值模型,利用这一模型对迎面(内孤立波传播方向与圆柱轴线平行)和侧面遭遇内孤立波(内孤立波的传播方向与圆柱轴线垂直)两种情况下,水平圆柱潜体受到的内孤立波作用力和运动响应特性开展了研究。基于两层流中典型的KDV型内孤立波方程,首先分析了内孤立波流场中水质点的速度和加速度特性。由于内孤立波的等效波长较大,波浪场的传播基本上不受结构物存在而产生影响,采用Morison公式计算柱体上的内波作用力;当内孤立波穿越圆柱体时,上、下层流体的密度差还会导致圆柱体浮力发生变化,通过捕捉波面与潜体的交界面位置计算浮力的变化。通过与CFD计算方法对比,证明了采用Morison公式可用于近似模拟潜体遭遇内孤立波时受到的作用力。然后根据潜体运动方程建立了内孤立波作用下潜体运动响应的时域数值模型,采用四阶Runge-Kutta法求解。最后,应用这一模型计算了水平细长圆柱潜体迎面和侧面遭遇内孤立波时的运动响应。计算中选取我国南海附近深水海域中典型的流体分层参数及下凹型内孤立波特征参数,参考常规潜艇参数选取简化水平细长圆柱模型,分别计算了两种来浪角度下潜体在分界面上、下和波动范围内时的运动响应。数值结果表明,潜体结构发生了较大的向下的垂向位移,特别是在潜体位于内孤立波波动范围内时,不仅受到内孤立波力的作用,潜体周围流体的密度变化还导致了潜体浮力发生快速变化,使得潜体加速向下运动,进而短时间内产生大幅度掉深,同时分析了潜体的行进速度对掉深的影响;此外,侧面遭遇内孤立波时,当潜体位于分界面上层时,潜体受到很大的水平作用力,会产生很大的水平位移。