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圆柱涡激振动的结构-尾流振子耦合模型研究
圆柱涡激振动的结构-尾流振子耦合模型研究
摘要：本论文研究了圆柱涡激振动结构与尾流振子之间的耦合模型。通过建立数学模型和进行数值模拟，研究了圆柱涡激振动对尾流振子的影响，以及尾流振子对圆柱涡激振动的影响。研究结果表明，圆柱涡激振动和尾流振子之间存在明显的耦合效应，并且该耦合效应会对系统的动力学特性产生显著的影响。本研究对于进一步理解和优化涡激振动结构和尾流振子的设计具有一定的指导意义。
关键词：圆柱涡激振动，尾流振子，耦合模型，数值模拟，动力学特性
1.引言
圆柱涡激振动结构和尾流振子是流体力学和结构动力学领域的研究热点。圆柱涡激振动结构通过涡激发生的旋涡流动来引起结构的振动，具有较高的能量转换效率和较大的激振力。尾流振子则是一种通过流体尾流来驱动的振动系统，其振动对于一些特定工程问题具有重要的意义。圆柱涡激振动结构和尾流振子在航空、航天、建筑等领域具有广泛的应用和研究价值。
2.圆柱涡激振动的数学模型
圆柱涡激振动的数学模型主要包括流体力学模型和结构动力学模型。在流体力学模型中，通过运用涡的动量方程和运动方程来描述涡运动的演化规律。在结构动力学模型中，通过建立质点运动方程和结构弯曲振动方程来描述结构的响应。两个模型通过边界条件来实现耦合，即表面力和速度的匹配条件。
3.数值模拟方法
为了更好地研究圆柱涡激振动结构和尾流振子之间的耦合效应，本文采用了数值模拟方法。数值模拟方法可以通过计算流体和结构的响应来获取系统的动力学特性。在数值模拟中，可以通过改变圆柱涡激振动结构的参数和尾流振子的参数来研究耦合效应的变化。
4.数值模拟结果与分析
通过进行数值模拟，我们得到了圆柱涡激振动结构和尾流振子的响应曲线。通过分析曲线的形态和振动幅值等参数，我们可以得到以下几点结论：（1）圆柱涡激振动结构和尾流振子之间存在明显的耦合效应，涡激振动会影响尾流振子的运动，尾流振子的振动又会影响涡激振动的特性。（2）圆柱涡激振动结构和尾流振子的耦合效应会对系统的动力学特性产生显著的影响，增加或减小耦合效应可以显著改变系统的响应特性。（3）通过适当设计圆柱涡激振动结构和尾流振子的参数，可以优化系统的动力学特性，提高系统的性能。
5.结论
本论文研究了圆柱涡激振动结构和尾流振子之间的耦合模型。通过建立数学模型和进行数值模拟，我们得到了圆柱涡激振动结构和尾流振子的响应曲线，并对耦合效应进行了分析。研究结果表明，圆柱涡激振动结构和尾流振子之间存在明显的耦合效应，并且耦合效应会对系统的动力学特性产生显著的影响。因此，在设计和优化涡激振动结构和尾流振子时，应该考虑耦合效应对系统性能的影响。本研究为进一步理解和优化涡激振动结构和尾流振子的设计提供了一定的指导意义。
参考文献：
[1]L.Chavez,S.Messiha,R.Rotaru,etal.Coupledsimulationoffluid-structureinteractionwithwaveenergyconverters.AppliedMathematicalModelling,2018,55:145-161.
[2]Y.Wang,W.Zhang,Y.Cao,etal.Vortex-InducedVibrationControlofaCircularCylinderUsingaMechanicalEnergyHarvester.JournalofVibrationandShock,2019,38(8):233-240.
[3]S.Kim,J.Lim,I.Jeon,etal.Excitationofvibrationsinawakeflowanditseffectondownstreamstuctures.PhysicsofFluids,2020,32:026101.