在河流海岸水流与波浪作用下,泥沙或浮泥会起悬、输移,并由此引起床面变形.床面变形带来了一系列的工程泥沙问题,如海岸侵蚀、水库淤积、桥梁与码头的局部冲刷、航道回淤等问题.对河道及海岸地区泥沙问题的研究有助于我们了解泥沙运动规律,更好地预测河床演变趋势,解决好水利工程中出现的各类泥沙问题.本文采用大涡模拟模型对波浪与水流作用下的浮泥及泥沙运动进行了数值模拟研究.全文主要讨论了如下几个方面的问题：1、本文首先介绍了含自由面、非静压流体运动模拟的大涡模拟数学模型,并依此建立了水流泥沙(浮泥)运动的大涡模拟数学模型.该模型中,自由面采用耦合的Level set与VOF方法(CLSVOF)进行处理;对于泥沙近底边界条件采用新近提出的适用于大涡模拟的泥沙通量模式予以处理.为提高计算效率,基于MPI实现了高效并行计算.2、分析了目前剖面二维及三维悬移质泥沙输移模型中泥沙重力作用项离散格式可能引起的问题,给出了合理数值离散该项的准则并依此提出了两种新的数值格式予以处理.经明渠湍流泥沙及波浪作用下的泥沙运动模拟检验表明,新提出的数值格式能有效改善传统数值格式所预测的不合理的泥沙浓度场问题.3、采用大涡模拟模型对淤泥质海岸破碎波浪作用下的浮泥运动进行了三维数值模拟.对水波在浮泥上运动、破碎的过程,破碎波与浮泥相互作用下的流场、能量输运与耗散机制,水-气交界面及水-泥交界面形态等进行了细致分析.研究表明,浮泥的存在使得水波破碎强度减弱并使碎波持续时间变短；碎波过程中的主要能量损失是由水体向空气做功和浮泥的粘性耗散引起.通过对系统中能量输运过程的考察发现,水波破碎时不仅增大了水体中的能量输运强度,而且改变了水体中能量的输运机制；而在泥层中,水波波碎仅是改变了其能量输运强度,而对泥层中的能量输运机制并未造成改变.4、采用大涡模拟模型对沙质海岸破碎波浪作用下的泥沙运动进行了数值模拟.成功模拟了破碎波浪的掀沙过程及其引起的水域泥沙浓度的变化过程.对碎波产生的湍流影响及“波生流”现象进行了分析.揭示了水波破碎过程中掺混的大尺度气泡结构引起的局部泥沙侵蚀效应.总结了研究系统中泥沙起悬、输运及沉降的各个典型阶段.此外,给出了泥沙输运的流速尺度及床面变形的空间尺度.