当前,随着海上油气平台寿命或采油活动结束,大批导管架结构将因闲置或废弃而失去其原有价值;而随着海上风电不断向离岸深海挺进,导管架基础的应用将越来越广泛,但仍面临施工维护成本高、水面利用率低等问题。与此同时,伴随着海洋资源的不断开发和利用,沿海的水产养殖空间资源被不断压缩,使得养殖密度不断变大,进而导致了病害和污染等一系列问题。鉴于以上问题,将导管架结构和养殖网箱相结合,可以满足不同海洋用途的协同增效发展。基于导管架结构的养殖网箱在海浪和洋流等海洋环境的作用下具有复杂响应,因此开展相关水动力特性研究具有重要意义。本文研究的主体结构为大跨度导管架结构,对该导管架结构及基于该导管架结构的养殖网箱的研究主要包括两方面内容,一是针对二者进行物理模型试验,研究不同波况下结构的水平波浪力变化规律;二是利用有限单元法对二者进行数值模拟,研究波浪相位角、波浪力分量随波浪参数的变化规律,并利用最小二乘法求解水动力系数。本文结构安排如下:首先,设计了导管架和整体网箱的物理模型,并通过波浪试验研究了结构的水平波浪力受波浪周期、波高及入射角的影响。试验结果表明,大跨度导管架结构对波浪周期的变化十分敏感,且随波浪入射角变化规律存在较大差异,这和传统海工结构的相关研究有较大区别。其次,建立了导管架及整体网箱的有限元模型,基于莫里森方程对结构进行相位角搜索,分析了结构所受波浪力与波浪相位角的关系;同时进行瞬态动力学分析,求解了结构所受的水平波浪力及其分量。数模结果表明,大跨度导管架结构峰值波浪力对应的相位角随波高基本不变而随周期变化较大,且随不同波浪入射角的变化规律存在差异;导管架波浪力分量中,拖曳力所占比重随波高、周期的增加而逐渐变大,且惯性力不可忽略,而对于网衣而言,惯性力占比很小,考虑仅用拖曳力近似代替波浪总力。最后,在有限元瞬态动力学分析的基础上,结合相应的试验数据,基于非线性莫里森方程,运用最小二乘法拟合结构的水动力系数,结构水动力系数随KC数变化的同时,受波浪入射角的影响也不容忽视;计算对应的拖曳力、惯性力和波浪总力,将试验波浪力和水动力系数对应的计算波浪力进行比较,发现借助有限元软件计算水动力系数的方法是有效的,可以为相关研究提供参考。