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Chennakesava卡达帕

刚性和柔性结构流体-结构控制相互作用问题的统一仿真框架。 （英语） Zbl 07488874号

国际期刊计算。方法 19，第1号，文章ID 2150052，30 p.（2022）.
概述：涡激振动通常是不需要的，因为它们可能导致相关结构的灾难性故障，因此需要采取措施来缓解或抑制这些振动。由于流体-结构相互作用（FSI）问题的非线性性质，FSI问题的解析解技术最多只能有有限的适用性。另一方面，涡激振动的数值解相当具有挑战性，尤其是对于发生大变形的结构问题，更不用说对抑制有害振动的有效控制技术进行模拟了。在这项工作中，提出了一个鲁棒且计算效率高的仿真框架，用于模拟涉及刚性或柔性结构的流体-结构-控制相互作用问题。通过研究圆柱的锁定、方形体的驰振和柔性体的涡激振动等实例，说明了所提出的框架在设计有效的控制器机制以控制涡激振动的开始和振幅方面的有效性，轻量化梁下不同的控制器参数设置。

MSC公司：

74-XX岁 可变形固体力学
76倍 流体力学

关键词：

流体-结构相互作用；涡激振动；振动控制；奔驰；切割FEM；交错方案

软件：

PETSc公司；切割FEM；FEAPpv公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{C.Kadapa}，国际计算机杂志。方法19，第1号，文章ID 2150052，30页（2022；Zbl 07488874）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Alexsson，O.[1994]迭代求解方法（剑桥大学出版社）·Zbl 0795.65014号
[2] Anagostopoulos，P.和Bearman，P.W.[1992]“低雷诺数下涡激圆柱的响应特征”，《流体结构杂志》6，39-50。
[3] Andre，P.[2011]《主动结构的振动控制：导论》（（）《固体力学及其应用》（），第三版（施普林格出版社，柏林）·Zbl 1273.74002号
[4] Balay，S.、Abhyankar，S.，Adams，M.F.、Brown，J.、Brune，P.、Buschelman，K.、Dalcin，L.、Dener，A.、Eijkhout，V.、Gropp，W.D.、Karpeyev，D.、Kaushik，D.、Knepley，M.G.、May，D.A.、McInnes，L.C.、Mills，R.T.、Munson，T.、Rupp，K.，Sanan，P.，Smith，B.F.、Zampini，S.和Zhang，H.，H.[2019]PETSc网页，https://www.mcs.anl.gov/petsc。
[5] Bandyopadhyay，B.，Manjunath，T.C.和Umapathy，M.[2007]智能结构的建模、控制和实施：FEM-状态空间方法（Springer，Berlin）·Zbl 1129.74001号
[6] Bao，Y.和Tao，H.[2013a]“使用顺流振荡箔片对圆柱尾迹流进行主动控制”，Phys。液体25，0543601-0543617。
[7] Bao，Y.和Tao，J.[2013b]“平行双板对圆柱后尾迹流的被动控制”，《流体结构杂志》37，201-219。
[8] Barrett，R.、Berry，M.W.、Chan，T.F.、Demmel，J.、Donato，J、Dongarra，J、Eijkhout，V.、Pozo，R.，Romine，C.和Van der Vorst，H.[1994]《线性系统解算的模板：迭代方法的构建块》（工业和应用数学学会，费城）·Zbl 0814.65030号
[9] Baz，A.和Ro，J.[1991]“使用直接速度反馈主动控制柔性圆柱的流致振动”，J.Sound Vib.146，33-45。
[10] Bazilevs，Y.、Takizawa，K.和Tezduyar，T.E.[2013]计算流体-结构相互作用：方法和应用（Wiley）·Zbl 1286.74001号
[11] Blevins，R.D.[1977]流致振动（纽约Van Nostrand Reinhold公司）·Zbl 0385.73001号
[12] Blevins，R.D.[1985]“声音对圆柱体涡旋脱落的影响”，《流体力学杂志》161，217-237。
[13] Bonet，J.和Wood，R.D.[1997]《有限元分析的非线性连续力学》（剑桥大学出版社，剑桥）·Zbl 0891.73001号
[14] Brooks，A.N.和Hughes，T.J.R.[1982]“对流主导流的流线迎风/Petrov-Galerkin公式，特别强调不可压缩的Navier-Stokes方程”，计算。方法应用。机械。工程32，199-259·Zbl 0497.76041号
[15] Burman，E.[2010]《幽灵惩罚》，C.R.Math.3481217-1220·Zbl 1204.65142号
[16] Burman，E.、Claus，S.、Hansbo，P.、Larson，M.G.和Massing，A.[2014]“CutFEM：离散几何和偏微分方程”，国际数值杂志。方法工程104，472-501·Zbl 1352.65604号
[17] Causin，P.、Gerbeau，J.F.和Nobile，F.[2005]“流体结构问题分区算法设计中的附加质量效应”，计算。方法应用。机械。工程194，4506-4527·Zbl 1101.74027号
[18] Dai，H.L.，Abdelkefi，A.和Wang，L.[2016a]“被动非线性汇在控制驰振中的作用”，《国际非线性力学杂志》81C，83-94。
[19] Dai，H.L.、Abdelkefi，A.和Wang，L.[2016b]“通过非线性能量汇缓解涡激振动”，Commun。非线性科学。数字。模拟42，22-36·Zbl 1456.74050号
[20] Dai，H.L.，Abdelkefi，A.，Wang，L.和Liu，W.B.[2015]“涡流诱导振动振幅降低的时滞反馈控制器”，非线性Dyn.80，59-70·兹比尔1345.93075
[21] Dai，H.L.、Abdelmoula，H.、Abdelkefi，A.和Wang，L.[2016c]“通过能量收集吸收器控制驰振”，美国北卡罗来纳州夏洛特市，论文编号DETC206-59924。
[22] Dai，H.L.，Adbelkefi，A.，Wang，L.和Liu，W.B.【2014】使用线性和非线性延迟反馈的方柱流激振动控制。非线性动力学78，907-919。
[23] Den Hartog，J.P.[1956]机械振动，第4版（纽约麦格劳-希尔图书公司）·Zbl 0071.39304号
[24] Dettmer，W.G.、Kadapa，C.和Perić，D.[2016]“分层b样条网格上的稳定浸没边界法”，计算。方法应用。机械。工程311，415-437·Zbl 1439.76061号
[25] Dettmer，W.G.和Perić，D.[2007]“强耦合流固相互作用的完全隐式计算策略”，Arch。计算。方法工程.14，205-247·Zbl 1160.74044号
[26] Dettmer，W.G.和Perić，D.[2013]，“流体-结构相互作用的新交错方案”，国际期刊Numer。方法工程93，1-22·Zbl 1352.74471号
[27] Donea，J.和Huerta，A.[2003]流动问题的有限元方法（John Wiley和Sons，Chichester）。
[28] Elman，H.C.、Silvester，D.J.和Wathen，A.J.[2014]有限元方法和快速迭代求解器：在不可压缩流体动力学中的应用，第2版（牛津大学出版社，牛津）·Zbl 1304.76002号
[29] Felippa，C.A.、Park，K.C.和Farhat，C.[2001]“耦合机械系统的分区分析”，计算。方法应用。机械。工程190，3247-3270·兹伯利0985.76075
[30] Ffowcs Williams，J.E.和Zhao，B.C.[1988]“旋涡脱落的主动控制”，《流体结构杂志》3，115-122。
[31] Förster，C.、Wall，W.A.和Ramm，E.[2007]“非线性结构和不可压缩粘性流顺序交错耦合中的人工附加质量不稳定性”，计算。方法应用。机械。工程1961278-1293·Zbl 1173.74418号
[32] Govardhan，R.N.和Williamson，C.H.K.[2006]“定义涡激振动中的修正Griffin图：使用受控阻尼揭示雷诺数的影响”，《流体力学杂志》561，147-180·Zbl 1103.74026号
[33] Gupta，V.和Thakur，N.[2011]，“主动控制压电智能结构的数学建模：综述”，智能结构。系统8275-302。
[34] Hansbo，P.[2005]“计算力学中界面问题的Nitsche方法”，GAMM-Mitt.28183-206·Zbl 1179.65147号
[35] Hasheminejad，S.M.、Rabiee，A.H.和Bahrami，H.R.T.[2018]“利用反馈旋转振动对低雷诺数下弹性安装的圆柱体进行主动闭环涡激振动控制”，《机械学报》229231-250。
[36] He，T.和Zhang，K.[2017]“流体-结构相互作用的组合界面边界条件方法概述”，Arch。计算。方法工程24891-934·Zbl 1391.74073号
[37] Hughes，T.J.R.、Franca，L.P.和Balestra，M.[1986]“计算流体动力学的新有限元公式：V.避开Babuska-Brezzi条件：Stokes问题的稳定Petrov-Galerkin公式，适应等阶插值，”计算。方法应用。机械。工程59，85-99·Zbl 0622.76077号
[38] Irschik，H.[2002]“压电驱动结构静态和动态形状控制综述”，《工程结构》第24期，第5-11页。
[39] Jansen，K.E.、Whiting，C.H.和Hulbert，G.M.[2000]“用稳定有限元方法积分滤波Navier-Stokes方程的广义-（α）方法”，计算。方法应用。机械。工程190、305-319·Zbl 0973.76048号
[40] Johnson，A.A.和Tezduyar，T.E.[1994]“具有移动边界和界面的流动问题的并行有限元计算中的网格更新策略”，计算。方法应用。机械。工程119、73-94·兹伯利0848.76036
[41] Joosten，M.M.，Dettmer，W.G.和Perić，D.[2009]“关于流体-结构相互作用的强耦合模型问题的块高斯-塞德尔解程序分析”，Int.J.Numer。方法工程78757-778·兹比尔1183.74347
[42] Kadapa，C.[2020]“超轻刚体与流体流动相互作用的二阶精确非侵入交错方案”，《海洋工程》217，107940。
[43] Kadapa，C.、Dettmer，W.G.和Perić，D.[2016]“基于虚拟域/分布式拉格朗日乘子的分层B样条网格流体-结构相互作用方案”，计算。方法应用。机械。工程，301，1-27·Zbl 1423.76243号
[44] Kadapa，C.、Dettmer，W.G.和Perić，D.[2017a]“用于流固体与固体接触相互作用的分层b样条网格上的稳定浸没边界法”，计算。方法应用。机械。工程318，242-269·Zbl 1439.74429号
[45] Kadapa，C.、Dettmer，W.G.和Perić，D.[2017b]“关于结构动力问题使用一阶广义alpha格式的优点”，计算。结构193226-238。
[46] Kadapa，C.、Dettmer，W.G.和Perić，D.[2018]“用于流体-柔性结构物与固体接触相互作用的分层b样条网格上的稳定浸入式框架”，计算。方法应用。机械。工程335，472-489·Zbl 1440.74406号
[47] Kadapa，C.、Dettmer，W.G.和Perić，D.[2020]“层流不可压缩Navier-Stokes的精确无迭代混合稳定公式：流体-结构相互作用的应用”，《流体结构杂志》97，103077。
[48] Kaneko，S.、Hong，G.、Mitsume，N.、Yamada，T.和Yoshimura，S.[2017]“主动控制的分区耦合FSI分析”，计算。机械60549-558·Zbl 1386.74048号
[49] Kaneko，S.、Hong，G.、Mitsume，N.、Yamada，T.和Yoshimura，S.[2018]“压电材料对流体-结构相互作用问题的主动控制的数值研究”，J.Sound Vib.435，23-35。
[50] Li，G.，Li，L.和Zhu，P.[2019]“使用具有固定时间延迟反馈的调谐质量阻尼器对结冰导线的舞动控制”，冲击振动2019，4823457。
[51] Ma，B.和Srinil，N.[2017]“通过圆柱体横向线性/非线性速度反馈抑制二维涡激振动”，《机械学报》228，4369-4389·Zbl 1380.74049号
[52] Mehmood，A.、Abdelkefi，A.、Akhtar，I.、Nayfeh，A.H.、Nuhait，A.和Hajj，M.R.[2012]“圆柱涡激振动的线性和非线性主动反馈控制”，J.Vib。控制0，1-11。
[53] Mehmood，A.、Hajj，M.R.和Nayfeh，A.H.[2014]“非线性能量汇对圆柱体涡激振动的影响”，非线性动力学77，667-680。
[54] Mitsume，N.、Yoshimura，S.、Murotani，K.和Yamada，T.[2014]“MPS-FEM与自由表面流流-结构相互作用的分区耦合方法”，《国际计算杂志》。方法11，1350101·Zbl 1359.74426号
[55] Mondal，J.和Chatterjee，S.[2019]“通过加速度反馈控制缓解涡激振动”，国际J.Dyn。控制8570-580。
[56] Nitsche，J.A.[1970-1971]。《变量原理》（prinzip zur lösung von dirichlet problemen bei verwendung von teilräumen），《数学》（Abh.Math）。塞明。汉堡大学36，9-15·Zbl 0229.65079号
[57] Oh，S.[2021]“使用网格变形能量最小化解决流体-结构相互作用问题的新网格移动技术”，《国际计算杂志》。方法18，195039·Zbl 07342017年
[58] Roshko，A.[1952]《涡街湍流尾迹的发展》，加州理工学院博士论文。
[59] Saad，Y.[2003]稀疏线性系统的迭代方法，第82卷，第2版（工业和应用数学学会，费城）·Zbl 1031.65046号
[60] Saksono，P.H.、Dettmer，W.G.和Perić，D.[2007]“具有移动边界和流体-结构相互作用的水流的自适应重网格策略”，国际数值杂志。方法工程71，1009-1050·兹比尔1194.76140
[61] Tezduyar，T.E.、Mittal，S.、Ray，S.E.和Shih，R.【1992】“稳定双线性和线性等阶插值速度压力单元的不可压缩流计算”，Comput。方法应用。机械。工程师95221-242·Zbl 0756.76048号
[62] Turek，S.和Hron，J.[2006]，“弹性物体和层流不可压缩流之间流体-结构相互作用的数值基准建议”，流体-结构交互作用，（柏林斯普林格），第371-385页·Zbl 1323.76049号
[63] Walshe，D.R.和Wootton，L.R.[1979]“防止圆形截面结构的风致振动”，Proc。Inst.Civ.公司。工程47，1-24。
[64] Wang，L.，Liu，W.B.和Dai，H.L.[2014]“方形棱镜的气动弹性驰振响应：时滞反馈的容忍度”，《国际工程科学杂志》第75期，第79-84页。
[65] Winterstein，A.、Lerch，C.、Bletzinger，K.U.和Wüchner，R.[2018]“Gauss-Siedel公式流体-结构-控制相互作用问题的分区模拟策略”，高级模型。模拟。工程科学5，29。
[66] Xu，F.，Chen，W.-L.，Xiao，Y.-Q.，Li，H.和Ou，J.-P.[2014]“行波壁抑制弹性安装圆柱涡激振动的数值研究”，《流体结构杂志》第44期，第145-165页。
[67] Yang，J.、Preidikman，S.和Balaras，E.[2008]“弹性安装刚体的流体-结构相互作用的强耦合嵌入边界方法”，《流体结构杂志》第24卷第167-182页。
[68] Zhang，L.[2017]“高雷诺数流体-结构相互作用的浸没法”，《国际计算杂志》。方法14，1750068·Zbl 1404.76170号
[69] Zhang，M.M.，Cheng，L.和Zhou，Y.[2004]“不同方案下柔性支撑方柱的闭环控制涡脱落和振动”，Phys。流体16、1439·Zbl 1186.76605号
[70] Zhang，Z.Q.，Yao，J.Y.和Liu，G.R.[2011]“用于流体-结构相互作用问题的浸没平滑有限元方法”，国际计算杂志。方法8，747-757·Zbl 1245.74012号
[71] Zhu，H.和Yao，J.[2015]“小型控制棒被动控制VIV的数值评估”，应用。海洋研究51，93-116。
[72] Zienkiewicz，O.C.、Taylor，R.L.和Fox，D.D.[2014]固体和结构力学的有限元方法，第7版（Butterworth和Heinemann）·Zbl 1307.74003号
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