结构涡激振动（Vortex-Induced Vibration,VIV）是流固耦合研究的重要课题之一,近半世纪受到国内外众多学者广泛关注。在土木工程、海洋工程等领域中,四圆柱结构均应用较多。然而,由于多圆柱布列中圆柱间无稳定的相位关系且相互干扰,其涡激振动效应远复杂于单圆柱结构,相关研究迄今较少见诸报导。据此,本文针对方形布列四圆柱,数值模拟分析其涡激振动特性及尾涡脱落模式,探索圆柱之间的相互作用规律。本文基于单元型光滑有限元法（Cell-based smoothed finite element method,CS-FEM）和分区强耦合算法探索圆柱群涡激振动机理。主要内容为分析质量比m*、阻尼比ζ及其组合因子质量阻尼参数m*ζ对结构产生的影响。其中,设置来流条件为不可压粘性均匀流动,圆柱间距比为s/D=5,雷诺数Re=150,主要结论如下:1.讨论了上游圆柱振动响应分支,发现各m*情形上游圆柱竖向振幅曲线均呈现两个分支,分别为初始分支和下端分支。其中,初始分支对应的折合流速范围随ζ增大而渐宽。与此同时,响应分支发生转换时,圆柱所受升力与其位移之间的相位差发生跳跃,相位差变化趋势随ζ增大渐陡。纵向研究响应分支的m*效应发现,较小质量比情形初始分支对应的折合流速范围更广。当响应分支发生转换时,竖向振幅随折合流速变化趋势随m*减小变得更陡峭。此现象随着ζ增加更为突出。2.对四圆柱振动锁定区间的研究发现,其均随m*ζ减小而渐宽,但仍窄于单圆柱。其中,较高质量比圆柱的共振区间变窄速度慢于低质量比圆柱。尽管m*ζ不同,下游两圆柱竖向振动锁定区间均一致,且远宽于上游圆柱。然而当m*减小后,与上游圆柱振动锁定区间变宽不同的是,下游圆柱锁定范围变窄。3.对四圆柱流致响应的研究发现,上游两圆柱竖向振幅不相等区间的数量随ζ增大而减少,直至ζ=0.026时上游两圆柱竖向振幅完全相等。此外,当处于锁定状态时,上游圆柱流向与竖向振幅均随ζ增大而渐减。而退出锁定状态后,各ζ情形其振幅大致相同。针对下游圆柱振幅的m*效应研究发现,其与ζ以及上游圆柱振动密切相关。ζ=0、0.0013和0.0026条件下,上游圆柱竖向振动锁定区间内m*对下游圆柱振幅近乎无影响,且各m*工况其最大值均大致相同。当ζ增加一个量级,即ζ=0.013和0.026时,质量比效应显现,即较小质量比圆柱的振幅更大。4.讨论了四圆柱尾涡脱落模式,并将其归纳总结为六种情形,分别为:“2S”尾涡脱落模式、“S”尾涡脱落模式、两条涡街模式、混合模式、C（2S）模式、脱落涡对模式以及不规律模式。但是不同m*、ζ及m*ζ情形各尾涡脱落模式对应的折合流速范围均存在差异,鉴于尾涡脱落模式是四圆柱流致振动及耦合过程的具体表现和结果,因此其对应折合流速范围的变化映射出对圆柱振动的影响。经论证发现,m*、ζ及m*ζ增大致使四圆柱流致振动更平缓。其中,m*和m*ζ对圆柱流致振动的影响相较于ζ更显著。