浸入边界法(Immersed boundary method)是一种新型的计算流体数学方法。浸入边界法是基于笛卡尔网格系统来计算复杂几何边界,非定常移动边界以及流固耦合问题。与传统计算流体力学方法相比,浸入边界法具有很多优势,例如算法简单,编程容易,网格生成简单,并行计算方便,边界容易处理,计算效率高。本文在前人的基础上开发了基于改进的隐式力浸入边界法的流固耦合求解器。改进的隐式力浸入边界法是在非交错笛卡尔网格上应用近似投影法进行直接数值模拟,能够精确地模拟含运动边界的流体流动问题。在求解过程中,不可压缩的Navier-Stokes方程的力源项采用隐式的方法求解,空间项采用二阶中心差分格式离散,对流项采用二阶Adams–Bashforth格式离散,粘性项采用二阶精度的Crank-Nicholson格式离散。改进的隐式力浸入边界法不仅有无需实时更新网格,可以精确地施加刚性边界的无滑移条件的优势,而且摆脱了小时间步长的限制,简化了网格几何复杂性,节省了计算资源,提高了计算效率。同时,本文提出了利用浸入边界的单位分布力和运动速度来求解浸入边界的作用力的一般离散格式,该方法不仅使得宏观力的求解简单明了,而且减少了计算机内存要求,提高了数据处理速度。尽管近年来浸入边界法发展迅速,成功地模拟了包括生物工程,地质学等多种流体动力学问题,但该方法还有很多值得研究的地方,例如浸入边界法在船舶与海洋工程的应用。为了拓展浸入边界法的应用领域的范围,本文对改进的隐式力浸入边界法处理动边界的方法进行了研究,并数值模拟了圆柱振荡绕流问题。本文首先验证了改进的隐式力浸入边界法的数值稳定性和精确性,然后模拟了圆柱静水纵向振荡绕流问题,与文献进行了比较,结果吻合良好。最后模拟了均匀来流下圆柱横向振荡绕流,分析升,阻力系数曲线的变化以及尾涡脱落形态。数值结果表明,本文使用的处理动边界问题的改进的隐式力浸入边界法是可行的,其模拟结果具有工程参考价值。