涡致振动是一种在自然界和工程领域中十分常见的现象,是由流体绕流钝体时在其尾所产生的交替脱落的漩涡与结构之间的相互作用造成的。涡致振动会造成工程结构的疲劳损伤,尤其是当“频率锁定（lock-in）”现象出现时,结构的涡致振动会更加剧烈,甚至会导致事故的发生。目前,尽管学者们已经开发出了多种抑制结构涡致振动的措施,但仍然存在着种种不足,并不能完全满足实际工程的需求。鉴于此,本文针对实际工程中最常见的圆柱结构的双自由度涡致振动,选取了合成射流这一全新的流动控制技术来施加主动控制,详细研究了合成射流的相关参数对圆柱的振幅响应、频率响应、受力特性和尾部的漩涡脱落等方面的影响,揭示了合成射流的作用机理。本文的研究不仅丰富了涡致振动的控制方法,还为实际工程中的应用提供了指导。本文的研究采用了数值模拟和实验研究相结合的手段。在数值模拟方面,采用了Coupled算法求解二维非稳态的纳维-斯托克斯方程组获得流场的数值解,并且运用了用户自定义函数（UDF）对圆柱的运动方程进行离散和求解。圆柱在流场中的双自由度运动,则是通过嵌套网格技术来模拟的。在获得数值计算的结果后,详细分析了合成射流的动量系数、位置角、方向角、激励频率和相位差对圆柱的双自由度涡致振动控制效果的影响。在实验研究方面,则是根据数值计算的相关结果,设计并制作了一种由音圈电机驱动的活塞式合成射流激励器,并将激励器嵌入模型的两端达到了在圆柱表面上产生合成射流的目的。通过风洞可视化实验分析了圆柱尾部流场在合成射流控制前后的变化,并验证了合成射流的实际控制效果。从本文的研究中可以得到如下的结论。首先,采用数值模拟分析了水平合成射流的动量系数Cu和位置角α对圆柱双自由度涡致振动的振动特性、受力特性和尾部流场的影响,得到了上述两个参数的影响规律。合成射流对圆柱涡致振动的控制能力会随着动量系数的增加而增强。将水平合成射流布置在圆柱的背风侧能够同时抑制圆柱的顺流向振动和横流向振动,受控圆柱的阻力系数也会大幅度降低,圆柱的尾部流场趋于对称。在所研究的雷诺数下,当合成射流被布置在位置角α=45°附近时,抑制涡致振动的效果最佳,并且当Cu=4.0时,圆柱的横流向振幅抑制率甚至会大于99%。其次,针对不同相位差的水平合成射流（Δφ=0、π/2和π）,选取了抑制圆柱涡致振动效果最佳的合成射流位置角和大小足够的动量系数,通过数值模拟分析了合成射流的无量纲激励频率在0.2≤≤7.0区间内的变化对圆柱的双自由度涡致振动的影响。从整体上看,同相合成射流抑制圆柱的双自由度涡致振动的效果最佳。当≥5.0时,三种相位差的合成射流都可以有效抑制圆柱的双自由度涡致振动,并且圆柱尾部的漩涡都被拉伸且呈对称分布,但当两股合成射流间存在相位差时,受控圆柱的横流向振动频率会与合成射流的激励频率保持一致。当≤4.0时,受控圆柱的顺流向振动和横流向振动都会出现多种频率锁定现象,包括基波锁定、次谐波锁定和超谐波锁定。当频率锁定现象导致圆柱的振动频率接近其所在方向上的自然频率时,合成射流抑制涡致振动的效果不佳,甚至可能会起到相反的效果。然后,采用数值模拟进一步分析了水平方向、竖直方向和法向的合成射流在三种不同相位差（Δφ=0、π/2和π）条件下对圆柱的双自由度涡致振动的影响,并研究了不同方向的合成射流的作用机理及其控制效果的鲁棒性。研究结果表明,不同方向的合成射流都可以在广泛的折减速度范围内有效控制圆柱的双自由度涡致振动。相位差会影响合成射流对圆柱的双自由度涡致振动的控制效果,而合成射流的方向则会对控制效果起到决定性作用。水平方向的合成射流可以抑制圆柱的双自由度涡致振动,竖直方向的合成射流会强化圆柱的双自由度涡致振动,而法向合成射流的控制效果则会受位置角的影响,取决于其接近水平方向或竖直方向的程度。水平方向的合成射流通过在吹相和吸相推迟圆柱表面的边界层分离来抑制涡致振动,而竖直方向的合成射流则是通过促进圆柱尾部漩涡的生成来强化圆柱的涡致振动。最后,设计并制作了活塞式合成射流激励器和圆柱的实物模型,并将激励器布置在圆柱的两端来在其表面产生合成射流。采用热线探针测量了圆柱表面上各个狭缝出口的速度时程曲线,并通过风洞实验研究了合成射流对固定圆柱尾部流场的控制效果。研究结果表明,本实验所采用的方案可以在20 Hz～40 Hz的激励频率范围内在圆柱表面上产生合成射流,但合成射流的动量系数沿圆柱长度方向的分布呈现出两端高、中间低的特征。风洞实验表明,水平方向的合成射流可以抑制圆柱尾部的边界层分离,并且当Cu≥4.67时,圆柱尾部的漩涡脱落完全消失。