目前,随着我国经济、国防事业不断向海洋拓展,各类海洋工程如海底管道、石油平台等不断兴建。但是在复杂海洋环境中,位于海床上的海底管道、桩基等结构物会引起当地流场的变化,由此引起的局部流速增大、涡流分离、涡激振动等等将引发或者加剧泥沙的运输,形成冲刷。冲刷现象往往导致管道、桩基等结构物的的基础被掏空,破坏其稳定性,可能造成结构物破坏。因此,海底结构物的建设必须要考虑冲刷防护,为此有必要对冲刷的机理进行研究。本文通过流体仿真软件Flow-3D建立数值模型,分别对二维管道局部冲刷,二维涡激振动管道冲刷,三维管道冲刷和三维桩冲刷进行了计算分析。流场模型通过求解时均N-S方程,并结合RNGk-?湍流模型进行封闭。床面剪切力采用壁面函数和对数法则的方法计算。通过求解泥沙运输和质量平衡方程,结合FAVOR网格技术得出海床面的轮廓变化。泥沙运输模型分别考虑了推移质和悬移质两种泥沙形式的运输方式。二维管道冲刷模型模拟恒定流场作用下海底管道冲刷的发展,并探究了管道与床面的间隙和管径对冲刷的影响。数值模型计算结果与实验结果进行了对比验证。结果表明,本文建立的模型能够很好的预测冲刷过程及平衡状态,对于冲刷的轮廓的模拟也比较准确。对埋置深度与管径对冲刷的影响的研究表明:其他参数不变情况下,管道越接近海床,冲刷深度约深;管道直径越大,冲刷深度约深。为了探究管道受到涡激振动的情况下对冲刷的影响,建立了涡激振动冲刷模型。管道不再是固定在流场中,而是受到脱落漩涡的升力影响在垂直方向上下振动。本模型通过管道加入虚拟弹簧支撑来实现这一模拟。管道和流场的耦合运动方程通过隐式差分求解。管道振动模型的准确性与实验进行了对比验证。数值模拟结果表明:管道在漩涡激振情形下,冲刷深度与宽度比固定管道情形都有一定的加深。三维管道冲刷模型主要研究了定常流下,冲刷沿管道横向方向的发展情况。并且对来流角度对管道横向冲刷的影响进行了对比分析。数值模拟的横向冲刷发展速度相对实验偏小,可能与没有考虑渗流作用有关,需要进一步的分析研究。对来流角度的研究分析表明,冲刷在顺流区和逆流区都有发展,并且在顺流区产生沙丘的堆积。随着来流角度越大,冲刷的横向发展将受到限制。三维桩冲刷模型模拟定常流情况下桩冲刷发展情况。数值模型的建立采用了相关物理实验作为参照,重点关注了对桩周围漩涡的模拟。结果表明:数值模型能够模拟出桩周围的流场变化,对于冲刷的深度和轮廓模拟比较准确,但对于上游的冲刷速率相对实验偏小,对于桩下游的冲刷形状模拟有待提高。