马蹄涡是平面或曲面与突起物构成的角区流场中的主要流动结构，具有强烈的三维非定常流动特性，常与来流边界层、角区结构物等相互作用，对角区结构安全构成威胁。为了探究角区马蹄涡系的结构特性，研究水位高度、来流速度和自由液面等流动参数对角区马蹄涡系的影响，本文运用计算流体力学软件Fluent，采用基于SST k-ω湍流模型的IDDES方法，对圆柱与平板构成的三维角区流场进行了数值模拟研究。　　文中首先对不考虑自由液面时，来流水深为0.25m，来流速度为0.673m/s状态下的单相流流场进行数值模拟，划分三种数量的网格，并对这三种不同网格的计算结果进行对比分析，验证了数值方法的准确性，确定了合适的网格数量和网格节点分布，并以此为基础，生成考虑自由表面流动的网格，并完成算例验证。　　针对不考虑自由液面的单相流和考虑自由液面的两相流，在Re=1.13×105和2.25×105的两种雷诺数条件下，分别计算了来流水深为0.1m、0.175m、0.25m和0.325m的共计16种工况。研究发现，在不同流动参数条件下，角区湍流马蹄涡系的振荡具有准周期性，其振荡周期受水深、雷诺数、自由液面等流动参数的影响;对于不考虑自由液面的单相流:来流雷诺数相同时，水深的改变对角区涡系没有产生明显的影响;水深相同时，雷诺数的增大使涡系的振荡频率增大，主涡向下游靠近角区的方向移动，涡的强度增大，涡系作用于圆柱周围床面上的壁面摩擦系数减小;在考虑自由液面的两相流中:相同雷诺数条件下，随水深的增加，角区涡系的振荡频率逐渐增大，涡系中主涡向下游靠近圆柱的区域移动，涡系作用于圆柱上游的床面形成的剪切应力增大;水深相同的工况中，来流雷诺数的增大时，角区涡系的振荡频率减小，主涡向远离圆柱的上游方向移动，涡的强度增大，床面上的壁面摩擦系数减小，但随着水深的增加，雷诺数对角区涡系的影响程度减弱。另外，研究还发现，在相同雷诺数条件下，随着来流水深的增加，自由液面对角区涡系的振荡频率、主涡的位置、涡系作用于床面形成的剪切应力等的影响程度减弱。