钝体绕流是自然界和工程应用中广泛存在的现象。流体流动经过钝体,因流动分离和漩涡脱落而使钝体承受周期性流体动力作用。这种动力作用可能引起钝体大幅度弯曲甚至破坏。与此相反,通过激发流体流动所引起的结构振动反而能够获取其附近流场的海流能。圆柱是钝体中最具有代表性的结构之一,其绕流是探究以上互逆问题的流体力学经典模型。已有文献显示,在近尾流区适当位置设置控制杆体可有效控制主圆柱尾流形态及漩涡脱落。而目前对此问题的研究多聚焦在雷诺数较小的层流范围,属于理论范畴。本文采用高精度数值模拟方法,深入研究亚临界雷诺数下单个圆柱及附加控制杆对水动力特性的影响。本文基于高精度谱元法(Spectral/hp element method)对控制方程进行离散。利用开源CFD软件Nektar++对比研究了亚临界雷诺数下的单个圆柱绕流和附加控制杆的有控圆柱绕流。两个控制杆的直径为d/D=0.04(d为控制杆直径,D为主圆柱直径),对称布置在主圆柱产生的分离剪切层内。本文对雷诺数(Re)3900下的单个圆柱进行数值分析,分析数据结果与实验和其他数值模拟结果一致,并且在平均流动中较LES具有更高的精度,验证了该数值方法的准确性。在相同雷诺数下的主圆柱尾流区增设控制杆后,控制杆体所产生的扰动极大地改变了剪切层的动力特性和尾流的拓扑结构,回流区长度较单个圆柱缩短了89%。控制杆还使得作用在主圆柱的升阻力显著提高。通过流场的统计分析和尾流可视化技术可以观察到近尾流区湍流强度的提升和下游区域湍流强度的弱化。在亚临界雷诺数下,本文发现附加控制杆的圆柱产生了完全不同与层流的结果,这对尾迹湍流的研究具有重要意义。