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涡激振动是流体力学中的经典课题，普遍存在于工程实际和日常生活中，并日益成为学者们的研究焦点。涡激振动是一种特殊的柱体绕流形式，它会造成柱体疲劳性损坏，进一步影响到结构体的安全性和稳定性。在工程实践中，涡激振动的现象普遍存在，特别是在海洋工程以及风工程领域，对涡激振动的研究是十分必要且重要的。涡激振动的研究方式可分为自激振动和受迫振动，本文利用计算流体力学的方法，对雷诺数Re=200下的不同截面形状柱体进行受迫振动模拟计算。
本文的流场计算采用有限体积法，通过对二维不可压缩粘性流体的N-S方程求解以获得流场数据。通过用户自定义函数(UDF)中的DEFINE_CG_MOTION宏对柱体的周期性振动进行编程，对流场计算域进行区域划分以便利用动网格技术中的动态层法实现柱体的受迫振动，从而实现对运动柱体的流场模拟。
本文首先对圆柱的绕流和受迫振动进行模拟，以验证本文模拟方法和自编程序的正确性。随后对方柱和六边形柱在均匀来流下的横向受迫振动进行了模拟，选取无量纲振幅比A*=0.2、0.4下的不同频率比工况进行研究，对柱体的升阻力系数、升力系数FFT频谱图及旋涡脱落模式进行了分析，并捕捉到了差拍振动和锁定等现象。结果表明：方柱的受迫振动与圆柱虽有相似之处但整体差别较大，方柱振动时流场剧烈，升阻力系数数值较大。圆柱和六边形柱的锁定区间均随着振幅比的增加有所增大，方柱却基本保持不变且锁定区间更偏向于频率比大于1处，与圆柱和六边形柱相反。低振幅比下方柱的旋涡脱落模式与圆柱相比除了经典2S模态外还存在P+S模态。柱体形状越接近圆柱，其振动稳定性越好。
为减弱方柱尖锐棱边对振动的影响，通过把方柱的尖角变为圆角进而对其进行被动控制，首先选取r/D=1/4,1/5和1/8三种不同的圆角参数进行绕流计算，结果表明圆角增大升阻力系数随之减小。并对这三种参数的圆角方柱进行受迫振动模拟计算，与尖角方柱相比升阻力系数数值有了明显的减小，锁定区间范围基本关于F=1对称，锁定区间的变化趋势与圆柱类似。低振幅比下圆角方柱的旋涡脱落模式均为2S模态，旋涡尾迹变窄。对方柱进行圆角化后，可显著提高流动的稳定性。
本文的流场计算采用有限体积法，通过对二维不可压缩粘性流体的N-S方程求解以获得流场数据。通过用户自定义函数(UDF)中的DEFINE_CG_MOTION宏对柱体的周期性振动进行编程，对流场计算域进行区域划分以便利用动网格技术中的动态层法实现柱体的受迫振动，从而实现对运动柱体的流场模拟。
本文首先对圆柱的绕流和受迫振动进行模拟，以验证本文模拟方法和自编程序的正确性。随后对方柱和六边形柱在均匀来流下的横向受迫振动进行了模拟，选取无量纲振幅比A*=0.2、0.4下的不同频率比工况进行研究，对柱体的升阻力系数、升力系数FFT频谱图及旋涡脱落模式进行了分析，并捕捉到了差拍振动和锁定等现象。结果表明：方柱的受迫振动与圆柱虽有相似之处但整体差别较大，方柱振动时流场剧烈，升阻力系数数值较大。圆柱和六边形柱的锁定区间均随着振幅比的增加有所增大，方柱却基本保持不变且锁定区间更偏向于频率比大于1处，与圆柱和六边形柱相反。低振幅比下方柱的旋涡脱落模式与圆柱相比除了经典2S模态外还存在P+S模态。柱体形状越接近圆柱，其振动稳定性越好。
为减弱方柱尖锐棱边对振动的影响，通过把方柱的尖角变为圆角进而对其进行被动控制，首先选取r/D=1/4,1/5和1/8三种不同的圆角参数进行绕流计算，结果表明圆角增大升阻力系数随之减小。并对这三种参数的圆角方柱进行受迫振动模拟计算，与尖角方柱相比升阻力系数数值有了明显的减小，锁定区间范围基本关于F=1对称，锁定区间的变化趋势与圆柱类似。低振幅比下圆角方柱的旋涡脱落模式均为2S模态，旋涡尾迹变窄。对方柱进行圆角化后，可显著提高流动的稳定性。