全球经济发展对石油天然气的依赖程度越来越高,陆地上的石油天然气资源正逐渐减少,于是人们将目光投向海洋。在经历几十年的开发后,近海油气资源己不能满足经济发展需求,于是深海成为人们油气开发的新的方向。立柱式平台(Spar Platform)自1998年在墨西哥湾投入使用,已经得到海洋石油工业界的认可,并迅速发展,称为深海油气生产的热门选用类型。由于海洋环境的复杂,如平台设计考虑因素不充分,在海洋环境荷载作用下易发生破坏,加之海洋油气开发平台投入巨大,造价昂贵。如何在平台设计期间,准确分析平台荷载情况、平台强度、运动响应以及疲劳已经成为热门问题。　　本文介绍的S-Spar平台是一种创新性平台,在设计时,以中国南海海域为其运营海域,考虑南海到存在内波海洋环境条件,结合前两代Spar平台:ClassicSpar与Truss Spar的优点,提出S-Spar平台概念。将S-Spar平台的中段为小直径圆柱体结构,可以减小运营期间的环境荷载,特别是内波环境荷载。在中段放置垂荡板,增加平台垂向的附加质量与附加阻尼,控制S-Spar平台在垂荡方向运动。设计平台采用张紧式系泊系统,控制平台在环境荷载作用下的运动响应,保证平台生产的顺利进行。　　建立S-Spar的三维水动力模型,利用三维势流理论,计算平台在频域范围内的水动力特性和运动性能。得到平台频域范围内附加质量与附加阻尼特性,作用在平台上的一阶波浪激励力以及平台运动运动响应的传递函数,并对平台在不规则波浪中进行短期预报。结果表明,新型S-Spar平台具有良好的水动力性能。　　利用悬链线方程计算S-Spar平台系泊缆的水平位移一水平回复力关系。自由悬挂的悬索和短链连接的锁链在自重作用下,悬索与锁链的形状可以用悬链线来描述。通过悬链线方程迭代计算可得到系泊缆水平位移与水平回复力之间的非线性关系。通过假设系泊缆只在平面内运动,可以计算得到平台系泊系统的水平位移与水平回复力之间的关系。　　内波是海洋中广泛存在的自然现象,分为内潮与内孤立波。内孤立波是一种自然界常见的大振幅非线性波,内孤立波单向传播,且在传播过程中速度、波形基本保持不变。在内波传播过程中,形成波致强流,大流速对会增加海洋结构的荷载。用KdV方程描述内孤立波,得到内孤立波流场内流速分布情况,使用柔性杆件Morison方程迭代计算S-Spar的内波波浪力,是时程分析法得到S-Spar平台在内波作用下的运动响应。　　本文的主要结论:　　1.设计新型S-Spar平台,利用三维势流理论对平台进行频域内的水动力分析,得到平台附加质量与附加阻尼在频域内的变化。计算出S-Spar平台受到的一阶波浪激励力与运动响应传递函数。并在不规则波浪中,进行短期预报分析;　　2.利用悬链线方程迭代计算分析S-Spar平台系泊缆水平位移与水平回复力之间的关系,并根据S-Spar系泊系统分布特性,计算平台系泊系统水平位移与水平回复力之间的关系;　　3.通过KdV方程得到内孤立波传播的波面方程,绘制波面图。得到流场中水质点水平方向上流速分布与加速度分布。计算出流场中水质点垂向流速分布情况;　　4.利用前面得到的S-Spar系泊刚度与流场特性,采用柔性杆件Morison方程计算S-Spar平台受到的水平方向与垂向的波浪力与运动响应,并分析了平台的纵摇力矩与纵摇响应。