1、鈍體結構廣泛存在于土木工程、海洋工程等諸多工程領域，但鈍體繞流和流致振動問題研究至今遠未成熟。本文面向土木工程和海洋工程中的重大需求，圍繞鈍體繞流和流固耦合等關鍵科學問題，以計算流體動力學、結構振動理論為基礎，提出并運用創(chuàng)新的數(shù)值方法，深入系統(tǒng)地開展鈍體繞流性態(tài)、氣動特征、流動互擾以及流固耦合效應和機制等基礎性研究，著重分析鈍體結構的關鍵幾何特征，如相對于來流方向的偏轉角、截面形狀、相鄰結構間的互擾效應對結構流致響應（包括流固耦合響應）

2、的影響方式、規(guī)律、物理本質(zhì)和流動機制。主要創(chuàng)新體現(xiàn)如下:
　　首先，本文提出新型穩(wěn)定化流體有限元格式，為鈍體繞流研究提供了強有力的計算方法。主要創(chuàng)新之處在于一是為消除傳統(tǒng)基于特征線分裂算子(Charactersitic-Based-Split; CBS)有限元法由時間分裂引起的計算誤差，提出了一種無需時間分裂的基于分步Taylor展開的新型特征線Galerkin有限元格式;二是通過引入速度—壓力混合單元和壓力梯度投影穩(wěn)定化技術，在

3、增量投影算法框架內(nèi)，提出了兩種二階時間精度的新型CBS有限元格式;三是基于迎風流線Petrov-Galerkin穩(wěn)定化格式，引入一方程Sparlart-Allmaras湍流模型，提出了適用于高雷諾數(shù)湍流流動問題的求解雷諾平均方程的新型有限元格式。
　　其次，把二階時間精度CBS格式推廣至任意拉格朗日—歐拉(ALE)描述下，且與一種改進高性能動網(wǎng)格技術相結合，構建了適用于鈍體結構流固耦合問題的高效分區(qū)耦合算法。該算法為本文研究復雜鈍

4、體（群）結構流致振動問題提供了精確、穩(wěn)定的數(shù)值方法。
　　再次，高層建筑、塔桅建筑和橋梁結構中遇到的截面類型均呈鈍體形態(tài)，鑒于此，本文系統(tǒng)研究了典型截面鈍體結構（群）繞流問題，揭示了偏轉角、截面形狀以及鈍體結構群布置方式等關鍵幾何特征對靜止結構繞流性態(tài)、氣動特征等的基本影響規(guī)律，并闡明了其內(nèi)在關鍵機制。
　　第四，受迫振動結構的非定常尾流可誘發(fā)頻率鎖定、尾流模態(tài)轉移以及流動滯回和分叉等豐富的流動現(xiàn)象。針對流體與受迫振動結構間

5、耦合問題，本文深入研究了并列雙圓柱受迫振動時的流動互擾效應;通過觀察和分析尾流頻率響應、結構運動和尾流響應相位關系、流體和結構間能量傳遞和瞬態(tài)流場，精細識別了尾流的基本流動響應狀態(tài)，闡明了互擾效應下的結構尾流非對稱性質(zhì)的內(nèi)在機理及其對結構氣動力特征的影響機制。
　　第五，鑒于當多體結構相鄰位置比較臨近情況下，其渦激振動動力學性質(zhì)發(fā)生顯著變化，本文深入研究了靜止—自由振動圓柱體結構系統(tǒng)的互擾問題。系統(tǒng)揭示了結構互擾下的結構動力響應特

6、征、流—固系統(tǒng)的耦合行為關鍵特征，識別了靜止—自由振動系統(tǒng)的基本尾流模式，闡釋了鈍體結構的尾激振動物理機制。
　　第六，針對鈍體結構的雙向共振問題，系統(tǒng)研究了單圓柱和順排雙圓柱在不同橫向、縱向固有頻率值下的流致響應和尾流特性。詳細揭示了雙向共振狀態(tài)下的結構動力響應和尾渦模式特征，辨識了雙向共振響應的發(fā)生條件，深刻闡明和揭示了流動互擾條件下的尾流效應和結構自振頻率特征在結構流致響應中的相互作用機制。
　　本文創(chuàng)新性成果為深刻認