海底管道被广泛应用于海底油气的运输。但由于海底环境的不平整或是冲刷作用等原因都可能在海底管道与海底之间产生一定的间隙，从而发展成悬跨管道。悬跨的出现使其在海流作用下形成周期性的漩涡，漩涡的交替脱落会使物体表面的压力呈周期性的变化，继而导致管道在垂直流向（Cross-Flow，简称CF）和顺流向（In-Line，简称IL）发生振动，而管道的振动反过来又会改变尾涡结构，这种流固耦合的现象称之为涡激振动（Vortex-Induced Vibration，简称VIV）。涡激振动是决定海底管道的使用寿命、引发悬跨疲劳失效的主要原因之一。关于悬跨海底管道涡激振动的问题，可以简化为均匀来流下靠近壁面的振荡圆柱水动力特性问题。现有的关于海底管道水动力特性的研究主要是针对静止圆柱，但当涡激振动发生时，管道水动力特性将会发生变化，而关于近壁面振荡圆柱水动力特性的研究则十分稀少。此外，现有的用于预报立管涡激振动的水动力系数数据一般都是由自由边界圆柱强迫振荡试验得到的，缺少用于预报海底管道的涡激振动的水动力系数。因此本文中所进行的关于近壁面强迫振荡圆柱水动力特性研究对于了解海底管道的水动力特性以及对其涡激振动的预报均有十分重要的意义。基于上述需求，本文对均匀来流时不同间隙比下垂直流向强迫振荡光滑圆柱的水动力特性进行了研究，详细分析了各水动力系数随间隙比、振荡频率和振幅变化的规律，并进行了高雷诺数下圆柱绕流的数值模拟。主要内容和结论总结如下：（1）对国内外关于涡激振动的研究方法以及研究现状进行了总结，分析了圆柱绕流泄涡机理，详细阐释了与涡激振荡相关的关键物理参数及若干物理概念，回顾了对圆柱绕流相关水动力特性的影响因素。（2）设计并完成了均匀来流下光滑圆柱垂直流向强迫振荡试验，分析了雷诺数、间隙比、振荡频率和振幅变化对圆柱水动力特性的影响，此外还分析了高阶水动力在总体升力和阻力中所占比重以及其影响规律。试验结果表明：a)在亚临界区域内使用低Re数自由边界圆柱强迫振荡试验数据来预报实际海洋环境下的立管涡激振动是合理的；b)近壁面的存在对强迫振荡圆柱的水动力特性会产生较大的影响，通过自由边界圆柱强迫振荡试验所得到的水动力系数不能直接用于预报海底管道的涡激振动；c)自由边界和近壁面圆柱在进行强迫振荡时，其平均阻力系数、振荡阻力系数和振荡升力系数均随无因次振幅A/D的增加而增大；d)在近壁面圆柱强迫振荡试验中，高阶振荡升力和阻力系数幅值均较小，但其在小间隙比以及低频率区域时所占比重仍然相当可观，不容忽视。（3）使用URANS方程和标准k-ε模型结合加强壁面处理方法在Re=1×105，5×105和1×106下进行了二维圆柱绕流的数值模拟，首先进行了网格和时间步长的收敛性验证，然后将计算得到的时均阻力系数，升力系数的均方根值，Strouhal数以及圆柱表面的压力与摩擦力系数分布的数据与现有的试验和数值模拟结果进行比较，总结出随雷诺数的增加，本文中的计算结果趋于更精确，可见k-ε湍流模型在高雷诺数（Re>1×106）时对这一问题有很好的适用性，为今后类似的研究提供了一些具有参考借鉴价值的数据和结论。