海洋渔业养殖在人类生活中发挥着越来越重要的作用,并且在未来会是一种非常高效的农业技术。然而过度捕捞使得浅海区域环境污染日益严重,使得海洋渔业资源正面临巨大压力,迫使养殖产业由近海转向深海。深海相比于近海有许多优点,但深海的环境要更加开放和恶劣,波浪和水流所引起的水动力荷载将会对网箱产生严重的动力响应,因此对于网箱系统在深海环境下的安全性及可靠性评估非常重要。根据上述要求,本文研究了重力式网箱在波浪和水流作用下的动力响应,改进了“浮力分配”法,使小波陡波浪作用下浮圈垂荡运动时历曲线预报结果更合理,提高了计算效率,并丰富了计算工况。同时,本文推导了波浪与浮圈系统垂荡运动之间的传递函数及浮圈垂荡运动响应谱,证实了不同波浪谱对浮圈垂荡运动的不同影响。发现了不规则波浪作用下浮圈垂荡运动经时频变换后所满足的概率分布。通过不同波浪谱与弯曲应力公式相结合,将浮圈上最可几最大归一化弯曲应力分布的结果由圆频率为0扩展到圆频率为任意值,丰富了计算工况,修正了原有的计算方法。本文的内容主要涉及如下几个方面:针对浮圈等效方法存在的缺陷进行改进。对单独浮圈及整体网箱数值计算模型的等效参数进行了计算分析,给出了浮圈及网衣的等效公式,通过验证算例证实改进后的浮力分配法能够较好地模拟出浮圈及网箱的垂荡运动,且计算稳定性高,保证了后续计算的正确性。对规则波浪及水流作用下浮圈及网箱的结构动力响应情况进行了数值模拟。特别地讨论了 ABAQUS中网衣网线性质的定义对网衣的运动形态的重要影响。同时将整体网箱数值模拟的运动形态与试验进行对比,证实了等效的网箱结构能够较好地模拟出网衣的运动形态。研究并讨论了单独浮圈和整体网箱在不规则波浪作用下的时历运动曲线,比较了单独浮圈通过ABAQUS数值模拟和MATLAB编程得到的前九阶模态。推导了波浪与浮圈系统垂荡运动之间的传递函数及浮圈垂荡运动响应谱,发现了不规则波浪作用下浮圈垂荡运动经时频变换后所满足的概率分布。通过不同波浪谱与弯曲应力公式相结合,将浮圈上最可几最大归一化弯曲应力分布的结果由圆频率为0扩展到圆频率为任意值,修正了原有的计算结果,并发现弯曲应力的最大响应出现在浮圈沿波浪传播方向的中点处。