为满足无线传感器网络、微机电系统和嵌入式监测系统等微小型低功率设备在现代化生产生活广泛应用的自供电需求,解决传统电池能源能量密度有限、对环境有害等问题,利用流致振动压电俘能装置（FIVPEH）收集清洁能源成为了当前的研究热点。然而,传统FIVPEH的俘能效率仍有待提高。根据上述研究背景,本文基于拓扑结构思想和超表面概念引入超表面结构和类超表面结构来提高FIVPEH的俘能效率。本文将三维CFD模拟技术和理论解模型相结合,来实现基于非常规钝体的FIVPEH系统的建模和计算,可准确识别非常规钝体的气动力参数。首先,根据集总参数法和基尔霍夫电流定律分别建立了涡激振动和驰振压电俘能器理论模型。然后,基于风洞实验验证理论模型,并详细探讨不同超表面结构和类超表面结构对FIVPEH的影响。接着,模拟旋涡脱落过程,以进一步解释尾流振荡运动。最后,基于验证的理论模型,进行参数化分析。本文的研究工作和主要结论如下:（1）将凸半球、凸三棱柱、凸圆柱和凸方柱四种超表面结构应用于涡激振动压电俘能装置。研究表明,凸半球和凸三棱柱超表面结构可以降低斯特劳哈尔数St来增强涡激振动,而凸圆柱和凸方柱超表面结构可以增大斯特劳哈尔数St来抑制涡激振动。其中,凸半球超表面结构对涡激振动压电俘能的促进效果最优。与带有普通圆柱钝体的典型VIVPEH相比,带有凸半球超表面钝体的Meta-VIVPEH的最大电压和位移幅值分别增长了15.56%和31.43%,且俘能带宽拓宽了63.64%。而凸方柱超表面结构对涡激振动的抑制效果最强,带有凸方柱超表面钝体的Meta-VIVPEH的最大电压和位移幅值分别降低了29.42%和17.98%。（2）将凸圆柱、凸三棱柱和凸楔形柱三种超表面结构应用于驰振压电俘能装置。研究表明,这三种超表面结构均可以增大三次方系数A3来增强驰振振荡。其中,凸圆柱超表面结构对驰振压电俘能的促进效果最优。进一步的研究发现,当凸圆柱超表面钝体凸部的特征宽度固定为6 mm,高度h为9 mm时,对应的Meta-GPEH性能最佳。与带有普通方柱钝体的典型GPEH相比,最大振动位移和最大输出电压幅值分别增加了26.81%和26.14%。（3）将钟型和喇叭型两种类超表面结构应用于流致振动压电俘能装置。研究表明,钟型结构可以抑制涡激振动,而喇叭型结构可以使得钝体的振动模式由涡激振动转变为驰振,来促进压电俘能。其中,与典型的VIVPEH相比,当类超表面结构高度h为12 mm时,对应的Bell-VIVPEH的最大振动位移和最大输出电压幅值分别降低了83.73%和85.19%,而相应的Horn-GPEH的最大振动位移和最大输出电压幅值分别提高了138.07%和100.92%。（4）对于涡激振动和驰振压电俘能器,均可通过提高机电耦合强度并将电阻负载调至最优值来显著提高其输出功率。然而,当机电耦合强度增加到一定程度时,功率输出会达到饱和状态,耦合强度非常大。因此,从经济效益的角度出发,应选择一种耦合系数适中的压电元件用于实际应用。