بکارگیری مدل های مختلف کوپل شدگی سیال - جسم برای بررسی مشخصه های ارتعاشی در ناحیه قفل شدگی

این مقاله به بررسی مدل های مختلف کوپل شدگی سیال - جسم بر رفتار ارتعاشی جسم می پردازد. با ارایه یک مدل ریاضی و با استفاده از معادلات پایه ارتعاشات، تحلیل دینامیکی برای یک سیستم یک درجه آزادی صورت گرفته است. برخی از پارامترهای مدل با توجه به نتایج آزمایشگاهی تعیین گردیده اند. برای بررسی تاثیر متقابل جسم - جریان سیستم معادلات کوپل شده شامل معادله ارتعاشی جسم و معادله واندرپل جهت تعیین ضریب برا، در نظر گرفته شده است. معادلات ارایه شده بصورت معادلات دیفرانسیل غیر خطی درجه دوم می باشند که به صورت همزمان حل می گردند. با حل عددی معادلات، نتایج برای سه مدل مختلف کوپل شدگی به دست آمده است؛ مدل کوپل شدگی جابجایی که در آن نیروی وارد بر جسم تابعی از جابجایی است، مدل کوپل شدگی سرعت و مدل کوپل شدگی شتاب. نتایج حاصله شامل پاسخ زمانی، مقدار ضریب برا و دامنه ارتعاشات در حالت پایدار می باشد. با عبور از ناحیه قفل شدگی زاویه فاز بین حرکت جسم و ضریب برا به مقدار قابل ملاحظه ای تغییر می کند که با نتایج آزمایشگاهی تطابق دارد. همچنین دامنه ارتعاشات در حالت پایداری برای سه مدل کوپل شدگی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و صحت آنها بررسی شده است.