石油在未来二十年间将仍然是人类最重要的能源。众多学者预测的石油开采顶峰因为近二十年间的深海石油开发而被推迟。巨量的需求,持续的投入以及深海石油开采技术的巨大进步,使得深海油气田成为石油生产下一阶段最重要的增长点。立柱式平台Spar是专门针对深海油气田的开采而开发的一种先进的设备。然而,拥有众多优点的Spar却有着不同于其他平台的一个缺陷:在一定速度的来流中容易产生涡激运动。国内外的学者在近十年来,针对涡激运动的成因、演化模式和响应特征做了大量研究,但基于各种原因,Spar平台的涡激运动仍然有很多问题悬而未决。上海交通大学海洋工程重点实验室以前三代Spar平台为基础,独立提出第四代Spar平台:多柱桁架式立柱平台Cell Truss Spar(简称CT Spar)。CT Spar融合了前三代平台的特点,具有造价相对低廉、开采效率高等优点。在正式投入工业生产前,必须对CT Spar的涡激运动响应做系统研究。本文首先对以往涡激运动的研究进行了总结,介绍了涡激运动的主要控制方程和重要的影响变量:外部环境参量、Spar平台主体特征和锚泊系统等,指出研究涡激运动的主要参照数据:流体力参数、运动响应和尾流流场特征。本文在众多影响因子中,选取来流速度、来流方向和平台主体浮筒个数作为切入点,对CT Spar的涡激运动展开系列研究。研究的主要依据为数值模拟实验,CFD计算使用的湍流模型为SST kω,使用动网格技术实现涡激运动。在数值实验中,本文对固定支撑的CT Spar II-B平台进行简化,在2维空间上建立8-CT Spar的数值计算模型,对该模型运算并进行准确性验证。在0度到22.5度的四个方向的来流作用下,进行不同雷诺数的系列实验,研究其流场特性。结果显示:来流方向对升力和阻力系数的影响不大,但对其振幅、平衡位置和时历曲线的形态有较大影响。同时还发现,尾流的速度场结果可以对应流体力系数,共同反映流场的基本属性。本文以8-CT Spar为蓝本,设计演化出6-CT Spar和9-CT Spar,分别研究其在固定支撑和弹性支撑时在不同方向来流和不同速度来流的作用下的流场和涡激运动响应。后文以X-CT Spar代表三种不同的平台。数值实验表明,X-CT Spar固定支撑下,流场的基本规律同前面8-CT Spar的研究结果基本一致。在自激振荡下,X-CT Spar的流体力系数相比固定支撑时大幅降低,但在系统进入涡激振荡锁定区间的时候显著增大。X-CT Spar在较高的折合速度时,平台的运动响应呈现一定规律但不稳定的拍现象。X-CT Spar的最大位移响应振幅随来流方向变化呈现明显规律,并在特定方向上有最大值。有限的数据内,8-CT Spar的运动响应幅值最大,6-CT Spar次之,9-CT Spar最小。尾流流场的速度云图和涡量云图可以对应流体力系数、运动响应时历曲线显示涡激运动的周期性规律。