随着计算机性能的大幅提升以及流体力学和数值计算方法的快速发展,现代数值模拟技术得到了广泛应用。数值模拟以其资源耗费低、信息获取全面以及计算灵活的优点,成为研究波浪水动力问题的重要手段。目前,已经建立了许多不同类型的数学模型,但是每一种模型都有其适用性。例如在一些研究中,需要对较大的计算范围进行求解,但更关注其中某一较小范围内的水动力变化特性,针对这种情况,耦合数值模型应运而生。大范围的数值求解和小范围的细部刻画是耦合数值模型的特点,耦合模型在满足波动场计算精度的基础上,突出数值模型的适用性并提高整体的计算效率,也使得模型的适用范围得以拓展。因此,对于耦合模型的研究及应用,有着重要的科学价值和实际意义。本文以0-1BEM模型与VOF模型为基础,进行了以下的研究工作：首先,以Laplace方程和波面Bernoulli方程为控制方程,并结合海绵层阻尼消波技术和无反射造波技术,采用半混合欧拉-拉格朗日方法(Semi-MEL、跟踪每个时步上自由表面的流体质点,并应用四阶龙格库塔方法(Runge-Kutta)对自由表面的速度势与波面进行时间更新,同时在时步上的循环迭代中加入了对高阶项的处理。即在波面追踪方式、时步积分方式以及高阶项的处理三个方面对前人模型进行改进,建立了无反射造波的改进型0-1BEM波浪数值模型。通过对规则波、孤立波以及潜堤模型的数值模拟,验证了改进型0-1BEM模型的精确性、稳定性、消波性能以及对波浪非线性的处理能力。以雷诺时均方程为控制方程,k-ε方程封闭方程组,采用VOF方法追踪自由表面,并结合海绵层阻尼消波技术,建立了雷诺时均VOF湍流数值模型。通过模拟规则波,对湍流模型的稳定性和计算精度进行验证。其次,在探讨BEM和VOF模型数值特性的基础上,为尽可能地发挥上述两种模型的数值优势,建立了前域采用0-1BEM模型模拟造波以及波浪的传播,而后域采用VOF模型来模拟波浪与结构物相互作用的0-1BEM+VOF新型波浪耦合数值模型。提出了耦合域中的速度和自由表面的边界匹配条件,在时域中实现了前域势流模型与后域湍流模型的双向同步求解,并对耦合域边界上的速度分布、自由表面的修正情况、耦合域的区域长度以及耦合边界距离结构物的位置进行了研究,给出了耦合域长度与位置的推荐取值。利用耦合模型,计算了潜堤附近的波浪变形、平缓岸坡上波浪浅化和波浪对水平板冲击等算例,将计算值和相应的物模实验值进行了对比验证,结果吻合良好。表明本文的耦合数值模型具有较广的适用性、良好的计算精度和计算效率。最后,应用0-1BEM+VOF耦合模型对斜坡堤上的越浪问题进行较为系统的研究,主要包括斜坡堤越浪量的影响因素(胸墙高度、平台宽度、平台超高、波陡、相对水深和外堤坡度)分析、越浪过程的流场和紊动特性研究、越浪过程的胸墙受力分析。为了考虑护面块体的影响,借鉴海绵层阻尼的消波方式,在控制方程中引入护面块体等效摩阻系数μ*,并将等效摩阻系数μ*与规范中常用的糙渗系数KΔ相联系,构建了基于糙渗系数KΔ求解等效摩阻系数μ*的数值转换途径,拓展了本文波浪耦合模型的应用范围,在波浪与结构物相互作用的数值研究方面具有新意。