海洋工程结构体在海底壁面的影响下,振动响应和流固耦合机理与孤立时有较大区别,疲劳破坏和失效亦有所不同,故研究海洋工程结构在近壁面边界下的涡激振动有较大工程价值。本文将对近壁面圆柱涡激振动进行三维数值模拟研究。为研究近壁面圆柱涡激振动时“流场—圆柱—壁面”三者之间的耦合机理,采用大涡模拟方法在折合速度Ur∈[2,12],对应的雷诺数Re∈[2000,12000]下研究了间隙比G/D（=2、1、0.75、0.5、0.25和0.005）时圆柱涡激振动的振动响应和流固耦合机理,研究发现:近壁面圆柱涡激振动根据振动特性可分为三个区域:区域1:间隙比G/D∈[0.75,2],圆柱振动主要受壁面边界的影响,有完整的初始分支、上分支和下分支。区域2:间隙比G/D∈[0.25,0.5],部分算例圆柱与底部壁面碰撞,圆柱部分浸入到底面边界层中,圆柱振动诱导壁面边界层强制分离产生一个顺时针分离涡,分离涡抑制底部涡脱的形成和发展;当折合速度增大U_r时,圆柱底部壁面边界层变薄,底部涡脱会紧贴壁面无法向下游发展。区域3:间隙比G/D=0.005,最大的无量纲最大振幅A*_max对应的折合速度Ur会相对右移,其由圆柱上游壁面边界层分离流体随着Ur增加作用在圆柱不同位置和壁面边界共同导致的。在某些工况中会出现非线性响应,体现在阻力系数C_D的功率谱图中会有多个以涡脱频率为基数的整数倍频率,依次出现“二次谐波”和“超谐波”现象。“二次谐波”现象是由于底部涡脱在圆柱下游的发展受壁面边界的影响,圆柱底部涡脱较顶部涡脱更快的耗散消失;“超谐波”现象是随着间隙比G/D的减少,圆柱振动受壁面边界和壁面边界层共同影响,圆柱底部的涡脱会诱导壁面边界层产生一个与涡脱频率同频的顺时针的分离涡,这种多个剪切层在圆柱以及圆柱尾部很近处同时脱落导致“超谐波”现象。随着间隙比G/D的减少流场整体将从双排涡街到单排涡街转变,圆柱尾流涡模态不再是规则的2S或2P,将变成1S或1P;孤立圆柱涡激振动上分支和下分支中涡模态为2P,而在较小间隙比G/D时壁面和壁面边界层会抑制圆柱底部涡脱的形成和发展,无法形成与圆柱下游顺时针配对的逆时针的小涡,此时涡模态为从P变成S;在区域2当圆柱振幅减少到较小值时,在壁面边界的影响下圆柱剪切层的长度将得到拉伸。