流固耦合作用广泛存在于各类工程问题中，如建筑结构的风致振动、航天器的颤振与运动稳定性、容器内的液体晃动及海洋立管的涡激振动等，一直是计算流体动力学研究中的热点与难点。在工程计算中考虑流固耦合作用对于结构安全具有重要意义。由于问题复杂性和海量计算等因素，现有的流固耦合数值方法多采用分区计算，依次求解各单场问题。分区耦合算法的计算效率较高，因它无法实现同步计算，造成单场求解的异步性，引起显式算法的时间滞后效应和隐式算法的收敛困难，从而带来数值失稳的隐患。构建新型界面耦合条件及相应的分区耦合算法具有重要的学术意义和广泛的工程应用前景。为此，本文面向工程计算需求，着力解决分区耦合计算中的困难，建立高效、稳定的流固耦合分区求解理论和方法。为消除分区求解的异步性、提高数值计算的鲁棒性和精度，引入一种新型界面耦合条件——联合交界面边界条件（Combined interface boundary condition, CIBC）方法，以弥补因交错求解而遗失的界面信息。然而，原始CIBC方法假定结构为变形体，其公式构造中出现了结构拖拽力，因此存在两个明显弊端：（1）界面拖拽力未经修正就被调用；（2）无法用于求解刚体流固耦合问题。为解决上述难题，本文提出改进CIBC方法，建立了与之相应的分区耦合算法，通过数值计算验证了本文方法的正确性和适用性。本文的主要内容和创新点如下：1.提出了新型流固交界面耦合方法——改进CIBC方法，为构建混合型界面耦合条件提供了新思路。该方法将CIBC公式转为一组一阶常微分方程组，消除了结构拖拽力，避免了其在修正前就被调用的矛盾，可有效求解刚体流固耦合问题；为考虑时间步影响，提出了新耦合参数调整界面修正效果，并分析了其取值范围；修正了界面位移，保证了流固交界面处的几何连续性。2.建立了新型流固耦合分区求解算法。基于改进CIBC方法，分别提出了显式、半隐式和隐式分区耦合算法；其中，半隐式分区算法受特征线分裂（Characteristic-based split,CBS）算法启发，是一种基于CBS算法的全新半隐式分区耦合方法，具有显式算法和隐式算法的优点：计算效率较高且几乎不损失稳定性；通过固定点迭代法配合Aitken加速技术实现耦合迭代求解；研究了分区迭代算法的差异和子问题求解顺序对改进CIBC公式的影响，提出了一种更加适合改进CIBC方法的隐式分区耦合算法。这些研究为数值求解流固耦合问题提供了稳定、有效的分区耦合算法，对构建新型流固耦合分区算法具有重要学术意义。3.构建了单场问题求解的优化方法。运用复合隐式时间积分方法求解刚体运动方程，可容许更大时间步；利用梯度光滑技术结合牛顿—拉普森迭代求解弹性体大变形问题，获得了比传统有限方法更加精确的解答；采用子块移动技术结合正交—半扭转弹簧近似法进行流体动网格更新，大幅节省了网格更新时间且无需光滑节点坐标；采用超松弛迭代法求解弹簧拟静力平衡方程，避免了使用复杂的预条件共轭梯度法；在流体压力泊松方程中植入质量源项，使分步型流体求解算法易于满足移动网格情形下的几何守恒律，且网格速度可采取任意差分格式。这些研究为求解流固耦合问题提供了高效、稳定的优化技术。4.基于改进CIBC方法研究典型钝体结构流致振动问题，揭示了振动钝体的响应规律和特征现象。研究分析了圆柱、方柱和矩形柱等典型钝体结构的单自由度平动、单自由度扭转和双自由度平动等流致振动问题；讨论了各种数值细节，分析了雷诺数效应，揭示、归纳了其对结构响应、气动参数和流场特征的影响及后者的变化规律，发现和诠释了典型截面钝体结构的流致振动响应和流场特征。本文提出和发展了流固耦合分区计算新技术及单场求解的优化方法，自主研发了FORTRAN计算程序，可为土木工程、海洋工程和航空工程等领域的流固耦合分析提供有效的计算手段和新思路。