21世纪以来长期的过渡捕捞造成海洋中野生生物种群数量锐减、野生海产品捕捞量多年停滞不前,加之近海高密度养殖、抗生素滥用和废水的超标排放,导致近海生态环境受到严重破坏、海洋渔业发展受到严峻考验。另一方面,随着现代社会的飞速发展,人类的生活水平日益提高,对海产品等优质蛋白的需求量逐年攀升。因此,发展海洋养殖,设计并开发海洋抗风浪养殖装备已成为满足海产品需求增长的必然选择。海洋养殖装备是特种海洋工程结构,一般由网衣系统、框架系统、和锚泊系统组成,在环境荷载作用下容易发生大变形、大位移,这造成海洋养殖装备在海洋环境荷载作用下的水动力响应研究极其复杂。网结构作为海洋养殖设施的主要构件,其水动力特性研究对海洋养殖工程装备的抗风浪设计至关重要。虽然近年来国内外学者对养殖设施的网衣系统进行了大量研究,但对网结构的阻流机理仍缺乏充分的认识,现有的预测网结构水动力荷载的理论和经验公式存在一定的局限性,网结构在波浪作用下的荷载计算方法误差大,养殖鱼群行为对网结构荷载的影响研究匮乏。因此,本文通过物理模型试验和数值模拟的方法,对网结构的阻流机理、水动力特征、变形特征进行了细致、全面地研究,并对网结构水动力特性的各影响因素进行了综合评估,具体包括如下四个方面:（1）通过物理模型试验,对不同类型的网结构在水流作用下的水动力进行测试,发现了密实度、雷诺数、网线材料和网目结节等因素对网结构水动力的影响规律。根据十字单元法对试验数据进行分析,提出了考虑多影响因素且适用于高密实度条件的网结构水动力系数计算公式,并建立了网结构模型的网目群化标准,提升了网结构模型试验精度。（2）开展了网结构在规则波和极端波条件下的物理模型试验,发现了网结构在波浪作用下的水动力荷载特性,并找到了网结构波浪力与Keulegan-Carpenter（KC）数之间的依赖关系。提出了基于十字单元法的网结构波浪力分析方法,并建立了网结构在线性波和非线性波作用下的水平力计算模型,该模型可以准确计算出不同网线材料和网结构密实度在波浪条件下所受拖曳力和惯性力。（3）建立了网结构流固耦合数值计算模型及简化的鱼类动力学模型,并采用水流条件下平面网结构、模型网箱结构和仿生学鱼类模型的物理模型试验数据对该数值模型进行了验证。采用该数值模型,分析了水流条件下鱼群的运动模式、鱼群分布和养殖密度等因素对网箱水动力荷载和变形的影响。（4）采用直接数值模拟和大涡模拟方法对网结构基本单元:十字交叉圆柱单元的周围流态进行了模拟,揭示了十字交叉结构周围流态演化机理和不同流态对结构受力的影响过程。确定了十字交叉结构周围流态和尾涡脱落与结构所受水动力响应的关系。