畸形波是一种海上极端波浪，近年来日渐引起人们的关注。畸形波往往具有突出的波峰、波峰波谷非对称性以及发生的突然性等特征，能够给船舶与海洋结构物带来巨大的危害。畸形波发生的概率比较低，海上实测资料比较少，对于其研究工作并不深入。目前针对畸形波的研究主要集中在揭示其内在生成机理、发生概率预报等方面。考虑到畸形波的危害性，有必要针对畸形波与结构物相互作用展开研究。本论文将主要采用理论分析、数值模拟和物理水槽模型试验相结合的方法，针对畸形波与简单柱状结构物相互作用展开研究。　　首先基于计算流体力学理论基础，建立了数值波浪水池，分别采用了两种造波方法：仿物理摇板造波和速度入口边界造波，比较了两种造波方法的优缺点。为了减小波浪反射的影响，在动量方程中添加动量源项用来消波。介绍了网格尺度敏感性分析的方法以保证数值模拟的稳定性。　　在随机波浪理论背景前提下，详细介绍了畸形波的数学理论模型，包括线性聚焦波理论模型和非线性波浪理论模型。其中针对线性聚焦波理论模型，研究了不同波浪谱能量分配对波浪统计特征的影响。对于非线性波浪理论模型，详细阐述了三阶薛定谔方程及其呼吸子解。　　采用速度入口建立了二维数值波浪水池，模拟了规则波对水平圆柱垂向力问题，将该模型数值结果与已有的实验和数值结果进行对比分析，证明了该数值模型的有效性。模拟聚焦波并详细分析了聚焦波的水动力学特征，将其水质点水平速度与同等波幅高度、波浪周期的规则波畸形波对比，证明了同等波峰高度和谷谷周期的聚焦波的水质点水平速度明显大于规则波。对比分析了规则波与同等波幅值和谷谷周期聚焦波对水平固定圆柱的垂向波浪力，发现聚焦波作用下的波浪力出现了明显的“二次峰值”现象。　　建立了二维仿物理摇板造波数值波浪水池，提出了相位优化方法，实现了海上实测“新年波”数值复演，研究了不同浸没深度圆柱在“新年波”作用下的垂向力和水平力及流场特征。　　为了研究底部固定的垂直圆柱在畸形波作用下的波浪爬升和波浪力问题，建立了三维数值波浪水池，分别进行了网格和时间步长敏感性分析。将畸形波作用下的波浪力与Morison公式经验结果进行对比分析，发现Morison经验公式低估了波浪力的最大值。沿圆柱周围布置浪高仪，测量不同方向处的波浪爬升，针对不同方向上波浪爬升时历，进行傅里叶分析，发现靠近圆柱表面处波浪爬升时历中高频成分突出。圆柱周围波浪爬升的最小值出现在圆柱后半部分与波浪传播方向呈45°夹角方向上。　　依托物理水槽，采用仿物理摇板造波模拟畸形波，并将实验结果与数值模拟结果进行对比，利用粒子成像技术测量畸形波发生时的速度矢量图，以进一步揭示畸形波流场特征。　　总之，本文主要采用计算流体力学方法，建立数值波浪水池，实现了实测“新年波”和自定义畸形波时历的模拟。针对畸形波与简单圆柱结构物作用方面展开了一系列研究，取得了一些成果，填补了海洋工程结构物在畸形波作用下载荷等相关领域的空白。