斜拉桥和悬索桥外形美观、具有高超的跨越能力,被越来越多地应用在新建桥梁中,大跨度的索体系桥梁往往承担着极其重要的交通任务,因此桥梁安全至关重要。然而大跨度桥梁刚度和阻尼较小,极易在风荷载的作用下产生风致振动,影响桥梁的安全和耐久。其中,斜拉索和吊杆在大跨桥梁中属于柔性结构,极易在风的作用下产生涡激振动,长久之下造成斜拉索的疲劳破坏,影响使用耐久性和行车舒适性。海豹依靠胡须可以在浑浊的水域和漆黑的深海中捕猎,具有很高的效率,这是由于海豹胡须的独特外形可以提高其对猎物尾迹的探测能力,能够更高效地追寻猎物的尾迹进行捕猎。研究发现海豹胡须外形能够抑制涡激振动。本文基于海豹胡须的独特外形提出了两种海豹胡须仿生的斜拉索模型进行斜拉索的被动流动控制,并进行了以下研究工作:首先研究了两类仿生斜拉索模型的气动力特性。通过风洞试验测量了仿生斜拉索模型在不同风攻角下的升阻力系数和表面压力系数的分布,从气动力的角度评估控制效果。与标准圆柱相比,第一类仿生斜拉索模型阻力系数平均值和升力系数均方根值最大分别减小27%和90%。然而与海豹胡须类似,第一类仿生斜拉索模型同样有着对来流风角度敏感的特点,当来流风方向与控制截面的主轴平行或垂直时控制效果较好,当角度偏离45°时控制效果减弱甚至消失。因此设计了不受来流风角度影响的第二类仿生斜拉索,阻力平均值和升力均方根值最大分别减小35%和95%。然后通过粒子图像测速技术(PIV)对两类仿生斜拉索模型进行流场可视化,研究其流场特性。结果表明仿生表面可以将模型尾部旋涡形成区向下游推移,使尾流场的湍动能降低,仿生表面改变了尾流旋涡沿展向的尺度,不同截面后旋涡形成区的长度和宽度出现规律性变化。最后分析了仿生斜拉索的流动控制机理。仿生斜拉索在模型表面和旋涡之间形成了一个过渡带,显著减小近尾流区风速的脉动性,进而减小尾流对模型表面的作用力。此外,仿生表面改变了斜拉索尾流沿展向的分布,流动沿展向的相关性减弱,呈现三维流动姿态,有利于减小气动力。