涡脱落是导致海底管道这类圆柱结构发生周期性振动的主要激励来源。管线与海床间距的减小以及附加子管的存在均会使管线结构周围流场发生改变而使得管线尾涡脱落受到抑制,在一定程度上影响结构涡激振动的触发。本文通过模型实验对海流作用下近壁面管道涡脱落以及子母管的涡激振动进行研究,分析了近壁面管道涡脱落模式及子母管涡激振动的特征和影响因素,旨在揭示近壁面管道涡脱落抑制的机理及子母管的涡激振动规律。　　 利用粒子图像测速技术(PIV)对亚临界条件下近壁面处固定圆柱以及子母管结构的绕流场进行了测量,通过对结构周围涡量场和旋流强度场的分析,研究了近壁面柱体结构的涡脱落特性。研究发现,(1)当管床间隙比大于0.5时,壁面对柱体结构绕流场影响较小,尾涡可以自由脱落;当管床间隙比小于0.5时,壁面对柱体结构涡脱落开始产生影响;尤其当管床间隙比小于0.3时,随着间隙比的减小,柱体结构靠近壁面一侧的涡脱落受到显著的抑制。(2)对于子母管结构,当管间距比大于0.375时,子管涡脱落与母管涡脱落相互独立;随着管间距比的减小,从靠近子管一侧的母管表面脱落的旋流强度减弱,子管与母管的尾流逐渐融合为同一尾流;当子母管完全接触时,旋涡分别从子管的上表面和母管的下表面交替脱落,旋流强度大小相当。　　 基于量纲分析设计了子母管结构涡激振动的模拟实验。通过对子母管结构振动位移、母管水动力分布、来流速度及流场速度分布的同步测量,分析了质量比、管床间隙比、子母管间距比、直径比以及子管相对于母管的空间偏角等因素的影响,研究了子母管涡激振动的幅值和频率随约减速度的变化规律及母管的水动力特性。研究表明,(1)单向流作用下的子母管涡激振动具有明显的不对称性,振动中心偏向子管所在方向;横向振动频率出现在固有频率与Strouhal频率的交点处,随着约减速度的增大而逐渐升高,且介于固有频率和Strouhal频率之间。(2)在单自由度振动情况下母管平均阻力系数随Re增大而减小;在双自由度振动情况下母管平均阻力系数则随Re增大而先增大后减小,平均升力系数的绝对值均随Re增大而减小。(3)结构发生涡激振动时,子管尾流和母管尾流融合为同一尾流,涡脱落频率等于结构横向振动频率。(4)相比较于单自由度振动情况,双自由度振动时子母管结构横向振动幅值更大,横向振动频率更低;母管平均阻力系数、平均升力系数也更大。