近年来随着海洋产业逐渐走向深海,油气开发的海洋深度也变得越来越大。海洋立管是海洋石油开发平台的重要组成部分,也是平台结构的薄弱环节。复合材料立管由于承载力高,寿命长,可设计性强而得到广泛应用。然而立管在海洋流场下由涡激振动导致的立管和平台结构的疲劳及破坏问题也更加严峻,涡激振动的抑制问题也更为重要。因此探究复合材料立管在不同流场下的涡激振动响应问题、涡激振动抑制问题以及复合材料立管承载能力的影响因素问题具有重要的工程意义和理论价值。本文基于ANSYS Workbench平台建立了双向流固耦合模型进行立管的涡激振动模拟,并进一步利用FLUENT、结构动力学和嵌套网格方法分析了传统抑振截面和新型齿轮截面在两自由度弹性支撑条件下的涡激振动响应,最后建立了立管有限元模型,分析了影响立管承载能力的因素。主要的研究工作和成果归纳如下:（1）通过ANSYS Workbench平台建立金属立管和复合材料立管在不同流场下的涡激振动双向流固耦合计算模型。计算结果表明相同流场下复合材料立管振动模态阶数高于金属立管,两种立管的顺流向振动模态阶数高于横流向。立管振动轨迹以“8”和“C”等形状为主,变斜率的倾斜流下存在“一”形轨迹。立管振动模态存在单主频、双主频等现象,随着均匀流流速增大和倾斜流斜率增大,立管振动模态阶数也随之升高。立管的两向振幅主要受到立管中段流速的影响。（2）基于FLUENT、结构动力学和嵌套网格建立二维两自由度弹性支撑柱体涡激振动模型,研究了导流板、整流罩和螺旋侧板截面对涡激振动的抑制效果,并基于齿轮造型设计了新型截面。结果表明导流板和固定整流罩在来流角度较大时会加剧振动响应。螺旋侧板对于来流角度适应性较好,曲线侧板抑振效率高于垂直侧板,侧板数量对于涡激振动的抑制并非线性相关。新设计的齿轮截面可以有效抑制两个方向的涡激振动,横流向振动抑制效率达到40%以上。（3）通过建立短立管实体单元模型,探究了铺层设计对立管刚度和承载力的影响。发现铺层角度对于拉力和内部压力的承载能力影响相反,角度越大,抗拉能力越强,承受内压能力越弱。增强层中间布置为斜向铺层时承载能力最大,拉力较大时应将环向层布置在增强层内侧,内压较大时应将轴向层布置在增强层内侧。