基于附加质量泵浦的阻力抵消

经历突然形变的浸没物体由于附加质量能的变化而受到巨大作用力。尽管该现象已针对单次驱动事件被研究，但将其应用于持续推进需研究周期性形变。本工作中我们通过研究静止流体中受周期体积变化的弹簧-质量振荡器来实现此点。我们建立解析模型以探究附加质量变化与粘滞阻尼间的关系，并通过大斯托克斯数下完全耦合的流-固纳维-斯托克斯模拟展示其应用范围。我们的结果表明，附加质量动能的恢复可用于完全抵消流体的粘滞阻尼，驱动幅度可达平均物体半径 $r_0$ 四倍的持续振荡的发生。发现终端振荡幅度 $X$ 与尺寸变化范围 $a$ 之间存在准线性关系， $X/a$ 峰值根据形变运动学细节在4至4.75间。此外，发现需在 $1-\frac{a}{2r_0}<\omega^2/\omega_n^2<1+\frac{a}{2r_0}$ 频率范围内泵浦以实现持续振荡。该分析结果为形变物体与仿生水下航行器中附加质量恢复的作用提供了启示。