跨海桥梁中下部结构与水流之间存在着相互作用,由于桥梁下部结构中形式多样,因而这种作用的分析十分复杂,目前仍在探索之中。为了研究这种作用的基本规律,本文拟对桥梁下部结构中的基本构件——单柱类构件进行了纯流的绕流模拟与分析。综合目前研究成果,其中圆形、方形和圆端形这三种截面柱体的高雷诺数三维绕流研究仍不充分,而且其中很多较小结构物、流体为空气的绕流情况。并且高雷诺数下的试验,很多也是在风洞中进行的,而上述单柱类构件原型的水流试验几乎是不可能完成的。所以,本文对上述三个截面形式的单柱进行了高雷诺数下纯流的绕流分析,并对缩尺实验的可行性进行了探讨。首先,对目前数值模拟绕流的理论进行了阐释,重点介绍了所选择的模型维度、网格、算法和湍流模型。然后进行了网格无关性验证,再照此离散方式对圆柱在Re=2×10~6和Re=8×10~6的工况进行了二维和三维的绕流数值模拟,并对比分析了不同维度和雷诺数下的计算结果。随后,对方柱和圆端形截面柱在Re=2×10~6下分别进行了二维和三维的数值模拟,对比分析了不同截面形式下不同维度的计算结果。最后,以Re=8×10~6工况中的单圆柱为原型,对不同缩尺比情况下的单圆柱进行了数值模拟,将计算结果按Froude相似准则换算到原型中,分析对比了每个缩尺比模型试验在理论上的可行性。根据上述数值模拟结果与分析对比,本文认为,在有限水深下,单柱绕流数值模拟必须是三维的,二维模拟只适用于无限水深或水深较大的情况,而方柱和圆端形截面柱对水深要求更深。三维模拟的阻力系数(C_d)和升力系数(C_l)振荡频率并非严格的2倍关系,且比二维模拟结果小;而由于升阻力是整个柱体上的合力,所以高雷诺数三维模拟结果难以具有二维的规律性和稳定性。方柱阻水效应非常明显,升阻力系数都明显大于相同条件下的圆柱;圆端形截面柱在升阻力水流力力学性能都更有优势。缩尺模型的水流力在不能按照Froude相似准则放缩到原型墩柱上,只能通过Morison方程来推算原型墩柱在实际情况下的水流力。