汇流旋涡是一个比较复杂的气液两相耦合现象，在冶金、水利、化工、食品等领域广泛存在。研究汇流旋涡的形成过程、演化机制与动力学特性，并对其进行抑制控制具有重要意义。针对上述问题，本文以容器排流过程汇流旋涡为研究对象，进行多物理场建模与实验研究，所涉及的主要内容如下:　　基于水平集方法(LSM)，建立了旋涡卷渣过程两相三维动力学模型，得到了旋涡吸卷过程的两相耦合演化规律及其动力学特性;结合高阶总残差消减(TVD)与本质无振荡(ENO)方法对水平集时间项和空间项进行离散，提出了一种两相界面演化追踪求解方法。数值计算结果表明:汇流旋涡的规模随着排流口流量增加而增加，动能和湍流强度逐步增强;在汇流旋涡贯穿排流口的临界状态下，两相耦合会出现一个明显的压力振荡现象，进而诱导产生流-固冲击振动。　　根据汇流旋涡贯穿临界状态动力学特性，确定其流-固耦合边界限定条件，建立面向旋涡冲击振动的多物理场模型，得到了汇流旋涡对薄壳壁面的振动冲击特性。数值计算结果表明:在汇流旋涡贯穿排流口之前，各频率信号较弱且平稳;当汇流旋涡贯穿排流口的临界状态下，两相耦合出现的压力震荡现象使各频率信号均增强，其中部分高频信号最为明显。　　基于流体流动相似原则，结合3D打印技术，搭建了旋涡冲击振动检测实验平台，完成了流-固耦合冲击振动检测实验，验证了本文所提出建模及求解方法的正确性。上述成果可为振动式旋涡检测检测方法提供直接技术支持，也可为化工、水利等领域的工程应用系统研发提供有益参考。