海洋立管需在其顶部施加足够大的顶张力以维持立管的稳定性和强度，但立管本身强度和接头强度均有限，能承受的顶张力有限。因此，需沿立管展向设置浮力块为立管提供分布式浮力，以提高立管的安全性和稳定性。另一方面，实际工程中的来流很少是均匀的，剪切流是一种更为常见的来流条件。但目前已有研究对带浮力块海洋立管的关注较少，而对复杂来流条件中(如剪切流等)的相关研究则更为有限。基于此，本课题采用基于迭代的高精度浸入边界法，对不同直径比双变截面圆柱在不同剪切率来流下的绕流和涡激振动进行了三维直接数值模拟。通过对双变截面圆柱脱涡频率、流场中流速波动、尾涡拓扑变化、振动特性和流体力等方面的分析，探究了不同条件下双变截面圆柱绕流和涡激振动的相关特性。
　　在剪切流下双变截面圆柱绕流的研究中发现，当剪切率较小时(β=0.067和β=0.1)沿圆柱展向出现了不同的脱涡单元(Sl单元，L单元和Sh单元)，这类似于在均匀流中的情况。当剪切率增加至β=0.12时，出现了大量流向涡结构，流场不再出现明显的涡单元划分。而随着直径比的减小，变截面处“下洗”运动的强度减弱，圆柱脱涡的展向连续性更好。
　　在剪切流下双变截面圆柱涡激振动的研究中发现，圆柱的振动位移大小、振动稳定性和尾涡变化均与锁定作用有关。当剪切率增大或直径比减小时，圆柱的锁定范围增大，锁定程度加强，圆柱的振动位移随之增大，振动更加稳定，不再出现“拍”的变化。而尾涡也由复杂的长周期变化转变为更加稳定的脱涡模态。另一方面，振动频率的相对强弱也对圆柱的振动特性和尾涡特性产生一定影响。在顺流向，随着剪切率增大或直径比减小，圆柱振动主频与“拍”频强度的差异缩小时，锁定作用受到的削弱小，振动位移随之增大，长周期尾涡变化的复杂程度也将下降。