矩形断面由于在高层建筑设计和桥梁设计中的广泛应用,其气动力特性一直受到风工程界的关注。与此同时,外形规则、简单的矩形断面绕流场中包含的多种流动现象:流动的分离和再附,漩涡的产生、运动与消散等,这也使得矩形断面的绕流问题成为众多理论分析、试验研究及数值模拟的理想研究对象。因此,本文通过数值模拟的方法重现矩形断面立柱绕流场中的各种流动现象,并深入探索流动特性对整体气动力的影响,具体的研究内容如下:1.介绍了流体运动数值模拟中的不可压流的控制方程和有限体积法,以及在控制方程的离散过程中,扩散项、对流项、瞬态项以及梯度项的处理方式和插值格式。讨论了数值模拟中常用湍流模型的类别和特点,介绍了近年来受学术界推崇的大涡模拟的方法。2.采用大涡模拟的方法对高雷诺数下方形断面、长宽比2:1和5:1矩形断面立柱绕流场进行了数值研究,得到了包括作用在立柱上的气动力时程,立柱表面的压力场以及立柱周围的速度场等信息,并通过与试验数据的对比验证了本文采用的数值模拟方法的准确性。3.详细讨论了出现在长宽比为5:1的矩形断面立柱绕流中的漩涡运动、剪切流、分离流和再附流等流动现象,以及这些现象与立柱气动力特性之间的联系。通过对立柱表面压力场的本征正交分解和相关性分析,探索了矩形断面立柱绕流场中的三维流动特性。借助流迹显示等数值模拟后处理手段,探索了漩涡的形成和发展规律与瞬态压力场以及整体气动力三者之间的相互关系。