无叶片风机发电是一种区别于叶片式全新的发电方式,具有便于安装和维护、土地利用率高、无噪声、成本低等显著优点。随着智能家居以及电动汽车的推广与普及,未来对电力的需求会越来越大;风力作为一种清洁可再生能源在未来会更加广泛的被开发和利用,而无叶片风机正好可以与叶片风机相互弥补。无叶片风机利用卡门涡街原理,通过柱体在流场中的振动产生电能;而柱体表面的形状影响着流场的结构与振动,因此探究哪种参数的柱体表面可以产生更加宽泛的振动区间和更大的振动幅度是提高无叶片风机发电的关键基础。本文选取不同参数的波浪锥型圆柱为研究对象,以提高振动频率和幅度为目标,探究出最佳参数的波浪锥型圆柱。通过计算流体力学软件Fluent以及Ansys对波浪锥型圆柱分别进行静止绕流、涡激振动以及柔性杆支撑摆动的数值模拟,揭示各个表面参数的波浪锥型圆柱流致振动的响应特性。研究发现:在波浪锥型圆柱静止绕流时,波长比λ/Dm=1.75、波幅比a/Dm=0.10、斜率k=0.05和波长比λ/Dm=1.25、波幅比a/Dm=0.175、斜率k=0.05以及波长比λ/Dm=2.00、波幅比a/Dm=0.175、斜率k=0.05波浪锥型圆柱的脉动升力系数比较大,与斜率k=0.05的锥型圆柱相比增幅均在1.2倍以上。在涡激振动时,斜率k=0.05的锥型圆柱和波长比λ/Dm=1.75、波幅比a/Dm=0.10、斜率k=0.05的波浪锥型圆柱最大振幅比较大,在不同折合流速下其最大振幅比的最大值和直圆柱相比分别增长26.4%和12.6%。当折合流速在锁频区间内时,在其尾流中观察到了“2S”、“2P”模式的涡脱,并且“2P”模式的涡脱在往下游发展的过程中有转变为“2C”模式的趋势。在柔性杆支撑的摆动模型中,斜率k=0.05的锥型圆柱和波长比λ/Dm=1.75、波幅比a/Dm=0.10、斜率k=0.05的波浪锥型圆柱摆动位移最大的方向是顺流向,横流向基本没有发生摆动,并且最大位移远远小于涡激振动时锁频区间内的最大振幅。这可能是波浪锥型圆柱、锥型圆柱、柔性杆形状参数以及材料等多方面因素的综合影响结果。本文通过对不同表面参数的波浪锥型圆柱在不同模型条件下的振动响应特性、流动机理和流体与结构物之间的相互干扰效应进行研究,为进一步研究无叶片风机的能量收集奠定了基础。