流致振动普遍存在于自然现象与工程领域,虽然其强度会对工程结构造成疲劳损伤,产生严重的安全问题,但流致振动现象蕴含着大量的能量。为了提高流致振动能源收集系统的能量收集效率,本文采用在圆柱表面选择性的附加粗糙带的被动湍流控制（PTC）的方法对圆柱振动对自由液面流场以及剪切流流场两种不对称流场现象制进行深入研究。采用数值计算的方法,以PTC圆柱在对称流场中的参数特性为基准,分别对自由液面及剪切流两种不对称流场下的PTC圆柱静止绕流以及流致振动现象进行研究,实现了VOF方法和流致振动技术的结合。针对自由液面流场中升力系数曲线偏移现象,进行了浮力修正,得到自由液面流场下的升力系数方程。在本文所研究的雷诺数（3.5×104≤Re≤7.0×104）范围内,得到PTC圆柱在不同流动工况下的动力学特性参数（升、阻力系数）、尾流形态、流致振动响应规律（振幅比、频率比以及升力-位移相位角）和能量收集特性等性能。研究发现:首先,不对称流场更容易引起剪切层的不稳定,促进卡门涡街的形成;其不对称性使得圆柱振子的起振时间变短,可以动态地控制圆柱振子运动。PTC圆柱静止绕流时,升、阻力系数分别与自由液面高度（Z）、剪切率（k）线性变化;运动的往复性以及压差阻力,使PTC圆柱流致振动时其变化幅度更大;自由液面仅对正向振幅比产生不规则变化;剪切流场中正、负向振幅比随剪切率线性变化;频率比更接近实验数据;升力-位移相位角为0-60°,大于对称流场,升力能最大限度的促进圆柱的振幅增加。其次,自由液面不影响旋涡的脱落形态;剪切率增加,旋涡向高速方向的偏移程度变大,涡距增加;雷诺数增加,不对称流场中尾涡变化的速度更快,更容易出现多涡模态;流场的不对称性越大,对圆柱振幅的促进作用越大。最后,在本文所研究的雷诺数范围内,通过对涡激振动水生清洁能源系统（VIVACE）的能量输出功率以及效率的计算,发现不对称流场更有利于流致振动产生电能,能提高PTC圆柱VIVACE系统的能量输出功率以及效率。