圆柱形结构广泛存在于多种涉及空气动力学及水动力学的工程领域，如建筑工程、机械动力工程和海洋工程等。一定流速的流体流经圆柱，将在圆柱尾迹产生周期性旋涡脱落，引起圆柱涡激振动现象。当旋涡脱落频率与圆柱结构的自然频率接近或一致时，引起涡激共振。圆柱在持续的大幅振动下将产生疲劳破坏，甚至带来严重事故。因此，非常有必要研究圆柱涡激振动及其抑制。　　迄今，低质量阻尼系数（质量-阻尼）圆柱涡激振动及其抑制研究较多，大质量阻尼系数相关问题研究很少。本文建立了流动可视化测试系统和振动测试系统。流动可视化测试技术被用来显示圆柱和抑制装置的旋涡结构。两个激光位移传感器测量顺流向及垂直流向的位移，并由同步位移测量系统高速地同步采集位移信号。运用风洞试验研究了以空气为介质的大质量阻尼系数圆柱涡激振动，并研究了不同抑制装置整流罩、分离盘、螺旋导板和附属绒毛等对圆柱涡激振动的抑制。　　（1）首先研究了相对较低质量阻尼系数圆柱（m*ζ=0.41）涡激振动，其次利用流动可视化技术测量固定支撑圆柱的流动状态，并对比试验结果与经典试验结果，验证了试验方法的可靠性。进一步研究圆柱涡激振动，得出在本文试验条件下大质量阻尼系数（m*ζ=1.415）圆柱涡激振动处于第二峰值、其倾斜椭圆轨迹及尾涡无规则卡门涡街的结论。　　（2）研究了整流罩形状夹角对大质量阻尼系数圆柱涡激振动抑制效果的影响。整流罩可有效降低圆柱振幅、减小其共振区，形状夹角为60°的整流罩具有最佳抑制效果，可抑制圆柱涡激振动76%的垂直流向无因次振幅；整流罩可改变原始圆柱功率谱密度，使振动能量降低，振动减弱，证明整流罩对圆柱涡激振动的抑制作用。　　（3）研究了分离盘无因次长度对大质量阻尼系数圆柱涡激振动抑制效果的影响。振幅响应及流动可视化结果表明，L/D=0.25和0.5等短分离盘可抑制圆柱涡激振动振幅并使共振区变窄，但其振幅响应及流动可视化结果与原始圆柱相似，抑制效果有限；L/D=0.75、1.0和1.25等中等长度分离盘可通过改变旋涡结构和脱落频率而抑制圆柱涡激振动，在垂直流向和顺流向可分别抑制多达78%和67%的无因次振幅，不同分离盘之间抑制效率接近，振幅响应相互之间无明显区别；L/D=1.5和1.75等长分离盘在测试范围内可有效抑制圆柱涡激振动的无因次振幅，但当约化速度达到一定值后，观测到超越传感器测试范围的“驰振”现象。　　（4）研究了螺旋导板结构参数对大质量阻尼系数圆柱涡激振动抑制效果的影响。流动可视化结果表明，螺旋导板可通过改变边界层分离点位置、抑制剪切层相互作用，并改变旋涡结构和涡脱频率而有效抑制圆柱涡激振动；与原始圆柱振幅相比，圆柱附属螺旋导板振幅非常小，且圆柱附属螺旋导板振幅响应无明显共振区；螺距为P=17.5D和P=5D的“□”型螺旋导板抑制效率接近，且较P=10 D的“□”型螺旋导板抑制效果稍好；“D”型螺旋导板较“□”型螺旋导板的抑制效率明显提高，且随着鳍高的降低和覆盖率的增加，无因次振幅降低，抑制效果增强，而螺距对抑制效果影响不大；“D”型P=5D，h=0.14D螺旋导板具有最佳抑制效果，可抑制85%的垂直流向无因次均方根振幅，最大抑制效率在Ur=20，达98%；功率谱密度受鳍高和螺距的影响明显，圆柱附属螺旋导板的功率谱密度量级远小于原始圆柱的功率谱密度量级，且峰值较多，这意味着螺旋导板可有效阻止两侧剪切层的相互作用，并抑制旋涡脱落。　　（5）研究了附属绒毛无因次长度对大质量阻尼系数圆柱涡激振动抑制效果的影响。流动可视化结果表明，绒毛可随旋涡自由摆动，从而实现对尾涡的柔性控制。附属绒毛可通过改变边界层分离点位置、边界层性质、抑制剪切层相互作用，并改变旋涡结构和涡脱频率而抑制圆柱涡激振动；附属绒毛可有效降低圆柱涡激振动的无因次振幅并使共振区变窄，且随着绒毛长度的增加圆柱附属绒毛无因次均方根振幅降低。圆柱附属L/D=1.8绒毛的振幅响应无明显共振区，但L/D=0.6~1.8D的附属绒毛抑制效果差别不大；功率谱密度受绒毛长度的影响明显，附属绒毛的功率谱密度远小于原始圆柱的功率谱密度。　　综上所述，分析研究四种抑制装置的抑制效果，在本文试验条件下，优化各种抑制装置的结构参数如下：　　（1）形状夹角为60°的整流罩具有最佳抑制效果；　　（2）L/D=0.75~1.25等分离盘具有较佳抑制效果，宜作优化的分离盘模型；　　（3）“D”型螺旋导板的抑制效果优于“□”型螺旋导板，“D”型P=5D，h=0.14D螺旋导板具有最佳抑制效果；　　（4）L/D=0.6~1.8等附属绒毛具有较好的涡激振动抑制效果，且相互之间抑制效果差别不大，均可作优化的附属绒毛结构。