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旋涡的交替脱落会在建筑的下游表面产生交替变化的低压区，并形成显著的横风向气动力。如果结构的自振频率与旋涡脱落频率一致，结构将发生大幅振动，并最终导致结构发生破坏。因此，本研究是围绕椭圆柱体绕流的流动特性及其旋涡脱落控制而开展的，通过对椭圆柱体的流场和旋涡脱落进行控制，从而解决土木工程结构抗风设计中的气动问题，改善其抗风性能。 本文对4个雷诺数为6.90×104的椭圆柱模型（分别标记为E1~E4模型）的气动性能和流场特性进行测压试验和PIV（particleimagevelocimetry，粒子图像测速）试验研究。对于E1，E2和E3模型而言，它们的长轴与来流方向平行，但吸气角位于不同的径向角（其中E1模型位于90°和270°，E2模型位于130°和230°，E3模型位于50°和310°）。对于E4模型而言，它的短轴与来流方向平行，且吸气角位于90°和270°。除此之外，3种气动控制措施被用来控制椭圆柱体的旋涡脱落，它们分别是吸气控制、被动气动控制（表面粗糙度）和组合气动控制（吸气+表面粗糙度）。分别对有无气动控制下的椭圆柱模型的表面风压系数分布、气动力系数及其功率谱密度函数等参数进行分析和比较，从而讨论不同试验模型的气动性能。此外，基于PIV试验结果，分析了有无气动控制下的椭圆柱体的时均流线图和瞬态流线图、归一化湍动能和涡旋强度，研究了椭圆柱体的流场特征。本文的主要工作包括以下4个方面： （1）吸气控制被用于减小椭圆柱体的风荷载，控制其旋涡脱落。分析了吸气孔方位角（E1~E3模型）、吸气流量系数（CQ=0到CQ=0.05）和模型放置方向（E1和E4模型）对椭圆柱体的气动力和尾流特征的影响。结果表明：当吸气流量系数由零增加到较小量时，多数模型的平均阻力系数显著减小，其中CQ=0.01时，E1模型的平均阻力系数由0.689减为0.420，折减率为39.0%；CQ=0.02时，E2模型的平均阻力系数由0.668减为0.109，折减率为83.7%；CQ=0.01时，E4模型的平均阻力系数由1.563减为0.696，折减率为55.5%。此外，当吸气孔向下游移动时，即从50°（E3模型）到90°（E1模型），再到130°（E2模型），吸气控制模型的平均阻力系数同样剧烈减小，其中E2模型在CQ=0.02时的平均阻力系数比相应的E1模型和E3模型分别小72.5%和76.3%。最后，给出了上述吸气控制模型的可视化流场，详细解释了不同气动性能的原因。 （2）对3种表面粗糙度（相对粗糙度分别为ks/D=0，5.3×10?4和1.15×10?3）的椭圆柱体的气动特性和流场特征进行试验研究，分析了表面粗糙度的影响。结果表明：增加表面粗糙度对减小气动力系数具有显著效果，其中相对粗糙度为ks/D=1.15×10?3的模型相对于光滑模型（ks/D=0）而言，可减小平均阻力系数32.9%、脉动阻力系数26.2%，以及脉动升力系数19.8%，具有较好的气动力控制效果。此外，PIV试验结果也验证了粗糙度能有效减小湍动能和控制旋涡脱落。 （3）对不同组合气动控制下（表面粗糙度+吸气控制）椭圆柱体的气动特性和流场特征进行试验研究，分析了吸气流量系数、吸气孔位置和表面粗糙度的影响。结果表明：不同模型的平均阻力系数折减非常显著，其中E1、E2和E3模型的阻力系数最大折减分别可达86.6%、100%和30%，证明了组合气动控制比单纯的吸气控制或表面粗糙度措施更有效。 （4）采用大涡模拟（LES）方法对椭圆柱体的吸气控制进行CFD数值模拟，分析了不同吸气孔位置（吸气孔以10°为间隔从70°增加到110°，对应的椭圆柱体被标记为H1~H5模型）对气动性能和流场特征的影响。采用风洞试验结果验证本文LES方法的准确性。结果表明：吸气孔位于模型背风面时（比如H5模型）的吸气控制效果明显优于吸气孔位于模型迎风时的（比如H1模型），吸气控制下H5模型的平均阻力系数和脉动升力系数分别为H1模型的12.7%和56.0%，可见吸气孔位置的影响非常显著。