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水下悬浮式管线是一种新型的深海管线布置形式。有别于传统的海底管线，水下悬浮式管线在重力、浮力及其它装置所提供的牵引力作用下悬浮于中等水深处。其独特的架设方式，使之相比海底管线拥有着众多优势。因此，它被认为是未来深海海洋工程中极富应用价值的管线布置形式之一。 海流对水下悬浮式管线的影响在其设计过程中非常关键。当海流流过管线时，会引起其产生涡激振动。对水下悬浮式管线，涡激振动是导致其动力响应的主要原因，是其使用寿命和疲劳破坏的决定性因素之一。因此，研究水下悬浮式管线的涡激振动特性有助于设计和确保其使用安全性。 同时，随着水下悬浮式管线越来越多地被应用在浮式海洋平台间用以油气及液体的运输。当浮式结构物在波浪上发生运动时，会带动连接其上的水下悬浮式管线产生响应，使其张力随时间发生变化，有可能导致管线的参数共振现象。发生参数共振时，管线的动力响应很大，将导致其结构破坏。因此，在设计水下悬浮式管线时，预报其是否会产生参数共振也非常重要。 研究通过三种水下悬浮式管线的布置形式，分别建立其动力响应的理论分析模型，通过数值计算方法，研究了水下悬浮式管线的涡激振动、单频及多频参数振动，以及涡激和参数激励共同作用下管线的耦合振动响应。主要研究进展和成果如下： (1)水下悬浮式管线的涡激振动分析 应用尾流振子模型模拟管线泄涡的水动力学特性，建立了水下悬浮式管线的涡激振动控制方程，构建计算格式，实现其数值计算和分析。分析得出：在不同来流速度下，水下悬浮式管线的涡激振动锁定区域连续；水动力阻力系数的增大能有效降低涡激振动的响应，从而表明在设计中通过安装列板等装置缓解管线的涡激振动在理论上是可行的。 (2)水下悬浮式管线的单频参数共振预报与耦合振动分析 分析浮式结构物在随机波浪上的运动特性，从而构建管线的单频参数激励模型，推导出单频参数振动的Mathieu方程。运用Mathieu稳定性图，实现单频参数共振的预报。通过分析：阻尼系数越大，参数振动的稳定区域也越大，表明增大管线的运动阻尼有助于抑制其参数共振现象的发生。将单频参数激励与涡激激励同时考虑，建立耦合振动分析模型，通过数值计算，观察到耦合振动过程中的模态转换现象。经过分析，参数激励是诱发模态转换现象的原因之一。 (3)水下悬浮式管线的多频参数共振预报与耦合振动分析 通过随机波浪理论和线性叠加原理，推导出水下悬浮式管线多频参数振动的Hill方程，及其在涡激与多频参数激励下的耦合振动分析模型。运用Hill稳定性图，预报了水下悬浮式管线的多频参数共振，比较得出阻尼和浮式结构物运动幅值之比对管线参数振动稳定性的影响规律。最后，通过数值计算模拟了管线的耦合振动响应，与单频耦合振动进行比较，反映出：设计时充分考虑浮式结构物在波浪上的运动特性对水下悬浮式管线动力响应的稳定性起至关重要的影响。