带浮力块立管这样的变截面结构在复杂海流作用下的受力及振动响应非常复杂,而相关研究较少。这使得带浮力块的海洋立管设计过于保守,浪费极大。因此,本文应用基于迭代的高精度浸入边界法模拟了双变截面圆柱在均匀流条件下的绕流和振动及在剪切流条件下的绕流,探究了直径比（D/d）、剪切率（β）等参数对双变截面圆柱尾流的影响,以及其尾涡拓扑结构的变化。在均匀流下双变截面圆柱的绕流中发现了存在于大圆柱中心位置的一对流向涡,称之为中心涡。在不同直径比下出现了N-S（D/d=2.00）,过渡区域（D/d=1.43）和L-S（D/d=1.19）三种不同的模式。在N-S模式下,大圆柱的脱涡单元为N单元,其频率低于相同Re下均匀圆柱的情况。过渡区域中L和N单元交替出现,频率随脱涡单元的改变而改变。在L-S模式中,大圆柱脱涡单元为L单元,但受到大小圆柱尾流相互作用产生的合频的影响,其频率并不固定。对不同工况下尾涡特征进行了细致研究,观察到了半环、双半环和三半环连接,确定了旋涡的脱落和相位调整的规律。均匀流下双变截面圆柱的涡激振动中发现,直径比较大（D/d=2.00）工况下流速呈现出长周期的变化,而较小直径比则不会。对圆柱振动特性的研究发现,较大直径比（D/d=2.00）会使得流向的振动出现低频的拍振,而较小直径比（D/d=1.43和1.19）则是规则的单频振动。在D/d=2.00下的尾涡流场中L与S单元会形成直接连接和“X”型连接,而S单元之间不存在半环连接。由于小圆柱的脱涡与结构振动频率不锁定,S单元的出现频率与旋涡强度也不固定,出现了脱涡失律现象。在剪切流下双变截面圆柱的绕流中发现,随着剪切率β的增大,在大圆柱下游的流动和脉动能量会逐渐向高流速区迁移,但其分布仍与均匀流中较为相似。在Re<300（即不会出现尾流自然转换）下剪切流中双变截面圆柱的尾流能出现明显的不同脱涡单元(S_low,S_high,L₁和L₂单元)。当Re>300后,流场中出现了很多由二维向三维过渡的流向涡,脱涡单元的相干性变得很差,尾流显得很混乱,难以区分其脱涡单元。