随着现代桥梁跨度的增大,桥塔高度也随之增高,这导致了桥塔风荷载敏感性的增加,需要设法对其进行振动控制。本文主要将方形截面桥塔作为研究对象,通过布设垂直轴风机改变结构周围的流场,从而对其进行振动控制。通过FLUENT完成了加设风机后结构流场的数值模拟,研究了桥塔塔柱在不同工况下的气动性能,分析了加设风机对于结构气动性能的影响并提出了风能一体化的绿色建筑构想。为了验证大涡模拟的准确性,本文对方柱模型壁面的气动参数及其周围流场的特性进行了数值模拟,对比前人得到的实验结果与模拟结果误差很小,证明了本文中采用大涡模拟方法的可靠性和准确性。对方柱模型进行倒角处理,模拟实际的桥塔模型的气动特性并作相关无关性验证,确定了较为合理的桥塔模型网格方案。为后续的数值模拟工作奠定了基础。研究了桥塔模型角部加设风机后结构气动性能的变化。风机安装布设的位置对结构的气动特性影响明显,随着风机与桥塔间距离的增大,结构阻力系数的均值和升力系数的均方根值先增大后减小,风机边缘距塔柱的最短距离h=1/8d时气动优化效果达到最佳。风机尺寸也对结构的气动性能影响较大,随着风机直径的增大,结构表面气动参数均呈现出减小趋势,但变化幅度也随之降低。通过对比加设垂直轴风机前后桥塔结构的气动特性,发现加设风机后桥塔塔柱表面的升阻力均有明显降低,结构表面阻力系数均值降低了19.8%,升力系数均方根值降低了80.5%,充分证明在桥塔角部加设风机对周围绕流流场具有良好的控制效果。为了研究风机的发电效能,模拟了不同叶尖速比和不同风向角下风机的主动旋转,分析得到风机的扭矩系数曲线、输出功率曲线和风能利用系数曲线。结合广东省近年的风资源数据,对单塔上整组风机全年的实际发电能力做出评估,年发电总量能够达到约30 MW·h,证明在桥塔上安装垂直轴风机不仅可以有效改善其空气动力学性能,还能解决桥梁的部分能源供应问题,拓展了绿色建筑的新思路。