为了分析海水温度、盐度、压力等环境参量对深海自持式剖面浮标净浮力的影响规律，以自主研发的4 000 m水深自持式智能浮标“浮星1号”为研究对象，建立理论模型，得到浮标整体变形量随压力、温度的变化规律. 通过压载试验及海上试验，验证了仿真模型预测结果的准确性和可靠性，得到浮标运动过程中的体积及浮力变化规律. 研究结果表明：温度对浮标体积的影响主要体现在较浅深度范围内，压力对浮标体积的影响随水深基本呈线性规律变化；浮标净浮力随着水深的增加呈非线性规律增加，在较浅深度的情况下，净浮力变化量主要受温度的影响，在较大深度的情况下，净浮力变化量主要受压力的影响；至4 000 Pa，浮标体积收缩总量为818 mL，净浮力增量等效质量为463 g.

基于线性势流理论以及porous-wavemaker理论，针对带有侧立透空薄板、在三自由度（纵荡、垂荡和横摇）内作微幅运动的浮式结构物的波浪辐射问题，利用分离变量法以及边界匹配特征函数展开方法，以解析解的形式，建立该波浪辐射问题的二维无因次理论解析计算模型，得到各流体子区域内速度势函数以及该浮式结构物的无因次附加质量和辐射阻尼系数. 分析在不同的透空薄板透水系数下，该浮体的附加质量和辐射阻尼随无因次波长的变化趋势. 将部分解析计算结果与现有研究成果进行对比分析，一致性较好，验证了针对该问题提出的解析计算模型的正确性. 研究结果表明，在低频范围内，透水薄板的透水系数对该浮式结构物的水动力系数的影响较明显；随着透水能力的增大，该浮式结构物的水动力系数呈现出减小的趋势，这对改善浮式结构物的稳定性具有重要意义.

为了研究线性分层环境下的开闸式异重流运动过程的问题，采用改进的高精度直接数值模拟（DNS）模型，在正交坐标系下，以DNS为基本求解器，实现物质运输方程和Navier-Stokes方程同步求解.采用距离函数平滑初始状态的不连续运输方程，利用具有六阶精度的迎风紧致差分格式（UCCD）改进原模型，更准确地求解物质输运方程.通过求解一维对流方程和入侵重力流的模拟结果验证了模型的可靠性.开展泥沙异重流与线性分层环境掺混过程的研究，并获得了高精度数值结果，可以更好地捕捉中间入侵的异重流产生的内波效果.结果表明：该模型不仅可以准确模拟入侵异重流卷吸分层环境水体的过程，还可以准确模拟头部运动位置、异重流卷吸沉降以及能量转换等问题.

为了更有效研究海洋初级生产力量值，构建物理-生态耦合模型，探讨影响海洋初级生产力的动力及生态因素.通过增加对流和扩散模块、分离营养盐循环体系、改变浮游植物生长速率公式及加入叶绿素计算模块，分别优化Gill-Turner（简称GT）混合层模型与Schmittner（简称S）生态系统模型，进而建立新型物理-生态耦合模型.基于Mathematica二次开发平台对模型进行编程实现，用以模拟大西洋百慕大站和太平洋夏威夷站的海洋初级生产力，优化后耦合模型的模拟结果精度明显提高.模拟结果显示，两大海域初级生产力均具有冬季高夏季低的分布特征，混合层深度与浮游植物浓度是影响初级生产力分布的重要因素.