相位滞后预测液体晃荡实验中的非线性响应极大值

质量-弹簧模型对于描述工程中的晃荡共振至关重要。通过在水平振荡矩形槽中实验测量液体质心，我们表明低幅晃荡服从 Duffing 方程。观察到响应曲线类似于软化弹簧的弯曲，且随着驱动幅值增大迟滞逐渐增强。在大振幅下，出现复杂波型（包括破波和槽壁处的爬升），观察到流态间的竞争，动力学逐渐偏离 Duffing。我们还提供了波型与响应曲线对基于势流理论的多模态模型（Faltinsen & Timokha 2009）预测的定量比较，表明该模型系统性地高估了晃荡幅值与迟滞。我们发现液体质心与驱动力之间的相位滞后是非线性响应极大值的关键预测量。相位滞后精确反映了偏离 Duffing 动力学的起始，并且——最重要的是——在共振时晃荡运动总是滞后驱动 90{\deg}（与波型无关）。这证实了理论的 90{\deg} 相位滞后判据（Cenedese & Haller 2020）。