波浪在与近岸结构物相互作用过程中常伴随反射、折射、绕射、紊流、高次谐波的产生等复杂现象,在极端海况下还会遭遇到波面破碎、翻滚及水气掺混等强非线性自由面大变形问题。因此,利用物理模型实验加深对上述复杂现象的认识、开发适合上述现象的数学模型准确预测复杂海况下结构物周围水动力特性、波浪力和结构响应,对开展结构设计和安全防护等问题的研究具有重要的工程应用价值。本文在总结前人研究成果的基础上,开展不同水深条件下,不同尺度规则波和孤立波与近岸结构物相互作用的实验研究和数值模拟。首先,在宽断面波浪水槽内开展波浪与潜堤、水下承台上垂直和倾斜结构物相互作用的实验研究,着重研究不同水深条件下,不同尺度波浪与近岸结构物相互作用时的波浪非线性变形、波浪在结构物周围的破碎过程以及结构物周围流场及压力场等水动力特性的变化过程。其次,基于自主研发的数学模型,开展波浪与近岸结构物相互作用的数值模拟研究。本文数学模型以Navier-Stokes方程和连续性方程为控制方程,以高阶差分紧致插值曲线(CIP:Constrained Interpolation Profile Method)方法为流场的基本求解器离散Navier-Stokes方程,通过多相流理论描述固-液-气之间的相互作用,采用便于描述复杂几何外形和运动物体边界的浸入边界法处理结构物边界,并采用精度更高的改进型双曲正切函数(THINC/SW:Tangent of Hyperbola for INterface Capturing/Slope Weighting)方法进行自由面的重构。通过对二维/三维溃坝波与结构物相互作用的模拟,对模型的正确性和有效性进行了验证。基于建立的模型,开展潜堤上波浪变形、波浪对承台上结构物作用等问题的数值模拟,重点分析结构物附近的波面高程、流速信息、冲击压力等参数,数值结果与实验数据吻合良好。此外,还利用已得到验证的本文模型开展了波浪与承台上不同坡度结构物相互作用的研究,发现结构物坡度将直接影响反向涌浪的形成及大小。