异重流现象在自然界许多场合以及实际工程中存在。在气象学研究中,海风前锋、山地冷空气以及沙尘暴的研究属于空气异重流范畴。在地质学研究中,大陆坡上海底峡谷的形成以及雪崩现象也与异重流的形成有关。在环境工程中,有害重气体的泄露、海上油船失事等过程均形成异重流造成环境污染。在海洋工程中,入海口处的海水与河水的密度差引起的异重流速度快、破坏力强,对于该海域内的海洋工程的安装与作业会产生较大的影响。本文主要采用数值计算的研究方法,对比相关模型试验结果验证数值模型的准确性。主要研究异重流与多结构物相互作用、异重流的三维特性、海底凹槽地形下结构物受力特性以及系泊结构物在异重流作用下的运动响应。研究异重流与多结构相互作用下异重流流场特性、头部速度变化以及结构物受力特性。分别改变结构物的间距、数量、疏密、形状和高度,研究不同工况下所要研究特性的变化。研究表明,改变结构物间距、数量和高度能够明显的改变异重流的头部速度。当结构物排列较为紧密时,第一个结构物的受力明显高于其他结构物的受力。最后一个结构物由于水跃现象的产生在流场进入准稳态后仍受较大阻力。采用三维CFD数值模拟,研究开闸式异重流的三维运动特性,分别研究其绕过圆柱前后的不同流场特性。研究表明,异重流的运动具有明显的三维特性,异重流头部位置存在横向上的空间差异。异重流头部绕过圆柱后,产生水跃现象,结构物的左边部分,异重流的流动特征基本与其未与结构物作用前的流动保持一致,而结构物的右边部分,由于水跃现象的产生使得异重流的头部高度下降,进而使得混合层的位置下降。采用数值计算的方法,研究开闸式异重流在有海底凹槽这一特殊海底地形下结构物的载荷特性,对比处于不同深度的结构物的不同受力特性,对比有无减速格栅作用下结构物受力特性的变化。研究表明,位于水槽底的结构物其所受升力与悬浮在水中的结构物所受升力特征具有很大的区别,其只受正向的升力作用。当结构物处于较高的位置时,低密度流体主导对其的阻力作用,使其受到负向的阻力。减速格栅的存在能够有效地降低结构物所受阻力和升力的第一次极大值,降低升力效果更佳显著,同时使得结构物的受力产生一定滞后性。研究系泊结构物在异重流作用下的运动响应,采用数值计算的研究方法,分别研究讨论了结构物深度变化和异重流密度的变化对于结构物运动响应的影响。研究结果表明,处于高密度流体非混合区的结构物向正x方向平移、顺时针旋转,处于低密度流体非混合区的结构物向负x方向平移、逆时针旋转,两个工况的运动趋势相同,方向完全相反。异重流的密度比变化不改变结构物的运动趋势,但影响结构物运动的剧烈程度,异重流的密度比越大,处于相同深度的结构物的运动幅值越大。