钝体指的是当放置在流场中，其表面会发生流动分离现象的物体，方柱和圆柱就是典型的钝体结构。从雷诺数很低（对于圆柱低至50）的情形开始，钝体尾流区域流场变得不稳定，边界层流动发生分离，产生周期性的尾涡脱落，即卡门涡街现象。若钝体为柔性结构或受到弹性支撑，卡门涡街引起周期性的流体力变化，会诱发钝体振动，而钝体运动也会反过来影响涡结构的发生和演化，并最终形成稳定的或不稳定的流场-钝体结构动力学平衡，是典型的流固耦合现象。当结构自然频率与流场泄涡频率相等或接近时，振动加剧且发生频率锁定。涡激振动机理复杂，具有非线性、多自由度、多阶振动模态等丰富的力学特征。

早在1879年，瑞利发现放置在烟囱气流中的小提琴弦发生了显著的垂直流向振动（即涡激振动）。1911～1912年，T.von卡门利用圆柱实验发现交替脱落的、旋转方向相反的、周期性的旋涡，并提出了圆柱尾涡涡旋稳定性的理论，这为解释涡激振动机理提供了理论基础。1968年，C.C.冯实验发现弹性支撑圆柱在气流中的涡激振动响应随来流约化速度变化，振幅曲线存在“初始分支”和“下端分支”以及两个分支发生转捩时伴随的流动升力与振动之间相位角的突变现象。在大振幅发生的约化速度区间内，结构振动频率和涡生成的频率“锁定”在结构固有频率附近。1996年，C.H.K.威廉姆森等利用弹性支撑圆柱在水流中低质量比-阻尼系数条件下的涡激振动实验发现，圆柱涡激振动的振幅峰值显著大于在空气中高质量比条件下的情形，发生涡激振动响应的来流速度范围更宽。振幅曲线不仅包含“初始分支”和“下端分支”，还包含幅值更高的“上端分支”（图1）；在低质量比的条件下，“锁定”区内尾涡脱落的频率与结构振动的频率相等或接近，却明显高于结构的固有频率。涡激振动的泻涡形态，在“初始分支”表现为2S模式（图2a，一个周期内出现两个方向相反的简单旋涡），在“上端分支”表现为2P模式（图2b，一个周期内出现两对方向相反的旋涡）。

图1 在空气中和水中的涡激振动最大幅值 

图2 涡激振动的旋涡模式

21世纪以来，随着实验技术的不断进步和高性能数值计算软、硬件的发展，研究人员利用更加精确和精细的实验观测与数值预测方法，开展了高雷诺数条件下不同结构形式的流固耦合涡激振动机理和抑制的研究，取得了丰富的研究成果。附加质量对涡激振动的影响程度、多自由度涡激振动、柔性结构涡激振动响应的多阶模态及行波/驻波特征、多物体涡激振动干涉、涡激振动控制或利用（如能量捕集）等方面的问题，是当前研究的热点。

在海洋工程应用方面，研究人员开发了简单快速的工程分析软件如SHEAR7、VIVA、VIVANA等。基于这些软件，可以利用实验或经验模型建立的流体力数据库进行频域分析，获得涡激振动响应幅值、频率、形态、疲劳损伤等关键参数。

涡激振动在工程中非常常见：桥梁、烟囱、高层建筑、热交换器等都易发生涡激振动现象。涡激振动会引发桥梁、高层建筑等结构在风中的失稳颤振，增加破坏风险，可能造成如1940年塔科马海峡大桥的垮塌事故。对于水流或洋流作用下的结构，涡激振动不仅增大结构所受阻力，同时引起大幅的结构振动，诱发严重的疲劳损伤。例如，对于海洋管线（钻井隔水管、生产立管、悬链线立管、跨管等）和锚链，在涡激振动作用下的流体力系数可能会相比未发生涡激振动时增大数倍以上。阻力系数会影响弯曲形状，从而影响管线的精确定位。高频的涡激振动会降低细长结构的疲劳寿命，增加失效风险。对于锚泊的船只或结构物，由涡激振动导致的锚链阻力系数增大会引起系统总阻尼的增加。因此，各种流体介质中细长结构物存在涡激振动现象及可能的疲劳损伤，在设计和实际运行中都需尽可能考虑涡激振动的影响以及对涡激振动进行控制。