柔性升沉板游动性能中共振与非线性的联系
流体动力学
2020-03-18 v1
摘要
我们研究共振在黏性流体中柔性平板有限振幅游动中的作用。共振在性能中的作用仍不清楚，原因有二：i）缺乏对黏性流动中完全耦合流固耦合系统的共振定义，以及 ii）非线性效应的存在，使得难以在有限振幅游动中区分共振与非共振机制。我们针对点 i），通过计算考虑黏性流体、平板及其间耦合的完全耦合流固耦合系统的全局线性稳定性模态，给出了系统共振的明确无歧义定义。随后我们通过考虑系统性增大振幅的高保真非线性模拟来解决点 ii)。通过将不同振幅的结果相互比较并与线性稳定性模态比较，我们将线性和/或共振效应与非线性和/或非共振效应分离。在很宽的平板刚度范围内观察到共振行为，尾缘运动与推力的峰值出现在由全局线性分析定义的共振频率附近。峰值随升沉振幅增大而变宽变弱，与流体阻尼效应增强一致。同时，在大升沉振幅下存在非共振机制。输入功率在大升沉振幅下表现出与较小升沉振幅（共振占主导）下定性不同的动力学。此外，刚性平板在大升沉振幅下出现前缘分离，可彻底改变性能特征，偏离线性预测所得预期。
引用
@article{arxiv.1908.05704,
title = {Connections between resonance and nonlinearity in swimming performance of a flexible heaving plate},
author = {Andres Goza and Daniel Floryan and Clancy Rowley},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.05704},
year = {2020}
}