Feedback-Induced Flutter Instability of a Flexible Beam in Fluid Flow
研究了轴向流场中自由铰支梁在铰支端受反馈驱动时的动力学行为。致动可以是力矩或规定的角度，并且它与梁在沿其长度的某个点处的状态（曲率、斜率或位移）成比例。所有的方程和边界条件项是无量纲化的，系统的稳定性进行了研究，在一定范围内的外部流速和传感位置。对于流速和感测位置的每种组合，确定颤振开始的临界增益（正或负）。对于致动和感测模式的每个组合重复的这个过程揭示了闭环系统呈现出丰富的稳定性转变集合，每个稳定性转变与颤振开始时柔性梁中的行进波形相关联。为了探索柔性颤振梁在水下推进中的应用，采用细长体理论计算了这些波形的效率。通过考虑行波的平滑度，可以获得对波形效率的额外见解。
2023-02-04 cs.SY eess.SY physics.flu-dyn
Energy Transfer Mechanisms in Wake-Modulated Transonic Flutter
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）
通过高保真直接数值模拟和能量图，研究了尾流扰动对跨声速颤振的影响，发现圆柱体显著扩大颤振边界，并利用力分解方法识别出机翼与圆柱之间的间隙流是能量传递的主要来源。
2026-06-01 physics.flu-dyn
Aeroelastic instability of cantilevered flexible plates in uniform flow
本文研究了轴向流中挠性板的颤振不稳定性。这种不稳定性类似于旗帜颤振，并且是由不稳定压力和稳定弯曲刚度之间的竞争引起的。在以前的实验研究中，板块总是比二维模型的预测稳定得多。本文通过实验和理论研究板的长宽比对不稳定性阈值的影响，讨论并澄清了这种差异。我们表明，二维极限不能实现实验，因为滞后行为和三维效应出现板的大纵横比。根据最近的数值结果的不稳定分岔（亚或超临界）的性质也进行了讨论。
2011-02-01 physics.flu-dyn
Flutter Limitation of Drag Reduction by Elastic Reconfiguration
本研究通过风洞实验考察中点夹持、垂直气流的柔性薄板，揭示临界 Cauchy 数与质量数共同界定弹性重构减阻和动态失稳的边界，并提出避免振动的最优柔性。
2024-03-03 physics.flu-dyn
Flutter and resonances of a flag near a free surface
本文研究了轴向流中邻近自由表面对柔性板稳定性的影响。刚性边界的约束是众所周知的影响旗颤振阈值和颤振动力学显着，这项工作考虑了一个更一般的约束，涉及一个可变形的自由表面的影响。为此，局部线性稳定性提出了轴向均匀流和平行于自由表面的旗帜，使用一维梁和势流模型重新审视这个经典的流体-结构相互作用问题。限制自由表面的物理特性由弗劳德数表征，弗劳德数对应于来流速度与重力波速度的比率。在给出无限跨的简化极限（即二维问题）后，将结果推广到包括有限跨和侧向约束效应。在这两种情况下，对于不同的弗劳德数，都确定了三个不稳定状态。刚性约束颤振是在低弗劳德数下观察到的，即当自由表面表现为刚性壁时，并且等价于约束旗的经典问题。当流速和波速相当时，在颤振发生之前（即在较低的折减流速下）观察到一种新的不稳定性，这种不稳定性是由结构弯曲波和表面重力波的基本模式之一的共振引起的。最后，对于大弗劳德数（低重力效应），观察到颤振，自由表面响应于旗的位移而发生显著但被动的变形。
2020-05-18 physics.flu-dyn
Leading-edge energy transfer governs flutter onset of a pitching finite wing in low-Reynolds number flows
University of Nevada, Reno（内华达大学里诺分校）
本文通过直接数值模拟和能量分配方法，揭示前缘涡系能量传递主导低雷诺数俯仰有限翼的颤振起始，并指出前缘为颤振抑制的关键目标。
2026-10-05 physics.flu-dyn
Gradient catastrophe and flutter in vortex filament dynamics
在局部诱导近似下分析了涡丝运动的梯度突变和颤振不稳定性。指出这种现象的根源是描述慢变曲率和挠率的细丝运动的无色散DaRios系统的梯度突变。从几何学上讲，这种灾难表现为一个点上灯丝曲线的快速振荡，类似于机翼的颤振。用突变论的术语分析它是椭圆脐奇点。证明了其双标度正则化受Painlevé-I方程控制。
2011-06-02 math-ph math.MP nlin.SI
Flag flutter in inviscid channel flow
使用非线性涡面模拟，我们确定在参数空间中的区域，在通道有界的无粘流中的直旗是不稳定的挥舞运动。我们发现，对于较重的旗帜，更大的限制增加了不稳定区域的大小。对于较轻的旗帜，禁闭几乎没有影响。然后，我们计算的稳定性边界分析一个无限的标志，并找到类似的结果。对于有限的旗帜，我们还考虑了通道壁的大振幅周期性挥舞动力学的影响。我们发现，多个扑翼状态是可能的，但在一组给定的参数，当周期性扑翼发生罕见。对于对称和非对称通道，当通道壁接近旗帜时，其挥舞幅度大致与近壁距离成比例地减小。同时，它的主导扑动频率和偏转极值（或“波数”）的平均数量增加，在几乎逐步的方式。也就是说，它们在很宽的信道间隔范围内几乎保持不变，但是当信道间隔减小到某一值以下时，它们经历对应于更高的挥舞模式的急剧增加。
2014-06-24 physics.flu-dyn
Phase-based analysis and control of low Reynolds number aeroelastic flows
University of Nevada, Reno（内华达大学里诺分校）
本研究通过相位基控制策略，针对低雷诺数翼型颤振问题，实现能量最优的不稳定抑制与稳定恢复。
2025-05-30 physics.flu-dyn
Membrane flutter induced by radiation of surface gravity waves on a uniform flow
本文研究了有限深无粘不可压缩流体的均匀水平流中底部弹性薄膜的稳定性问题。膜在前缘和后缘处被简单地支撑，前缘和后缘将膜附接到水平刚性地板的两个部分。膜在垂直于流动方向的方向上具有无限的跨度，而在流动方向上具有有限的长度。对于无限长的膜，我们推导出一个完整的色散关系，是有效的任意深度的流体层，并找到由于发射表面重力波的膜颤振的条件。我们用色散关系根的微扰理论和负能波的概念描述了这种辐射诱导不稳定性，并讨论了它与反常多普勒效应的关系。
2020-06-16 math.DS physics.ao-ph physics.class-ph
Eigenmode analysis of membrane stability in inviscid flow
我们研究的不稳定性的薄膜（零弯曲刚度）的平面外偏转，当膜是沉浸在一个无粘流体流和脱落的尾随涡片尾迹。我们迭代求解的非线性特征值问题与大合奏的初始猜测，为三个典型的边界条件-两端固定，一端固定和一个自由，和都自由。在几个数量级的膜质量密度，我们发现不稳定的发散或颤振（特别是在大质量密度，或与一个或两个自由端）。最不稳定的本征模通常在较小的质量密度和较小的张力下变得“波动”，但具有非单调行为的区域。我们发现，在小振幅的非定常时间步进模拟良好的定量协议，但只有定性的相似性，最终的稳态大振幅运动。
2020-10-08 physics.flu-dyn
The instability of a membrane enclosed by two viscous fluids with a free surface
本研究针对带自由表面的两种同粘度流体间柔性膜界面，通过解析与数值方法发现Rayleigh–Taylor稳定区存在新型不稳定性，还揭示了剪切流作用下无密度分层时的膜颤振机制，为多类不稳定性相互作用研究提供范式模型。
2024-11-04 physics.flu-dyn
Constructive interference in a network of elastically-bounded flapping plates
从能量收集（EH）的角度来看，气动弹性现象正在获得显著的关注，并在为低功率遥感器供电方面具有广阔的应用前景。除了单个EH设备的开发之外，当考虑用于实现设备阵列和放大提取功率的多个对象时，还提出了进一步的问题。由于非线性相互作用，所得到的动态一般是不同的，从单个设备和设置优化原来是不平凡的。在这项工作中，我们调查的问题集中在颤振为基础的EH系统由刚性板锚定的弹性元件和投资的均匀层流，经历规则的极限环振荡和有限振幅的扑动。我们考虑一个简化的，但一般的，物理模型，并采用三维直接数值模拟的基础上，有限差分Navier-Stokes求解器结合移动最小二乘浸入边界法。专注于主要的运动学和性能相关的量，我们首先报告的动力学的单个设备，然后在多个设备。通过改变设备之间的相互距离来执行参数化探索。对于串联布置，下游装置的性能恢复通过调整它们的弹性来实现。此外，在并排布置中的协作效应被发现在所产生的功率方面是实质上有益的，相对于单设备配置增加（即相长干涉）高达100%。为了证实这一数值证据，补充的风洞实验结果。最后，我们描述了进一步增加设备数量时的系统行为，概述了开发众多气动弹性能量采集器的高性能EH网络的最终目标。
2019-07-17 physics.flu-dyn
Radiation-induced instability of a finite-chord Nemtsov membrane
本文研究了无限翼展、有限弦长、淹没在有自由表面的有限水深均匀流中的薄膜的稳定性问题。在浅水近似中，Nemtsov（1985）已经表明，如果流速超过波的相速度，无限弦薄膜由于自由表面上长重力波的激发而容易发生颤振不稳定性，并将这种现象与反常多普勒效应联系起来。在目前的工作中，我们推导出一个完整的非线性特征值问题的积分微分方程的有限弦Nemtsov膜在有限的深度流。在浅水和深水的限制，我们开发了一个小的附加质量比参数作为一个有效的耗散扰动理论，找到明确的解析表达式耦合到表面波的膜模式的频率和增长率。我们发现了一个复杂的模式的不稳定口袋中的参数空间，并描述它的分析。任意水深自由表面流动的情况下，需要一个新的非多项式非线性特征值问题的数值解。我们提出了一个原始的方法相结合的复分析和留数演算，Galerkin离散化，牛顿法和并行化技术在MATLAB中实现的系统的参数范围内产生前所未有的高精度稳定图。我们相信，涅姆佐夫膜起着同样的范式作用，理解辐射引起的不稳定性的兰姆振荡器耦合到一个字符串发挥了理解辐射阻尼。
2021-10-29 math.DS physics.class-ph physics.flu-dyn
Growth mechanisms of perturbations in boundary layers over a compliant wall
本文研究了无限大柔性平板边界层流中三维扰动的时间模态和非模态增长。使用壁法向速度/壁法向涡量形式主义，动态边界条件在顺应壁承认的特征值参数的线性依赖，相比，在规范制定的问题的二次。这极大地简化了通过光谱方法对连续谱的精确计算，从而产生伪谱的非常有效的滤波以及不稳定区域的清楚识别。整体不稳定的政权被发现是匹配的政权的有利阶段的强迫流动的顺应壁，以提高壁的振幅。最小衰减水弹性（静态发散，行波颤振和近稳态过渡）和Tollmien-Schlichting模式在参数空间中的能量预算分析揭示了能量流的主要途径。此外，流动表现出较慢的瞬态增长的最大增长率的叠加的流向独立的模式，由于复杂的依赖性的壁边界条件与雷诺数。初始和最佳扰动进行了比较与边界层流动在一个固体壁;差异和相似之处进行了讨论。与固体壁的情况下，粘度起着关键作用的瞬态增长。最大增长率与雷诺数的放缓被发现，并发现起源于从双向到单向耦合的流固相互作用的过渡。最后，一个长期的能源预算进行分析，以确定关键因素的瞬态增长机制。
2018-01-14 physics.flu-dyn
