نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریا

این مقاله به بررسی مدل های مختلف کوپل شدگی سیال - جسم بر رفتار ارتعاشی جسم می پردازد. با ارائه 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 گردیده‌اند. برای بررسی تاثیر متقابل جسم-جریان سیستم معادلات کوپل‌شده شامل معادله ارتعاشی جسم و معادله واندرپل جهت تعیین ضریب برا، در نظر گرفته شده است. معادلات ارائه شده بصورت معادلات دیفرانسیل غیرخطی درجه دوم می‌باشند که بصورت همزمان حل می‌گردند. با حل عددی معادلات، نتایج برای سه مدل مختلف کوپل‌شدگی بدست آمده است؛ مدل کوپل‌شدگی جابجایی که در آن نیروی وارد بر جسم تابعی از جابجایی است، مدل کوپل شدگی سرعت و مدل کوپل‌شدگی شتاب. نتایج حاصله شامل پاسخ زمانی، مقدار ضریب برا و دامنه ارتعاشات در حالت پایدار می‌باشد. با عبور از ناحیه قفل‌شدگی زاویه فاز بین حرکت جسم و ضریب برا به مقدار قابل‌ ملاحظه‌ای تغییر می‌کند که با نتایج آزمایشگاهی تطابق دارد. همچنین دامنه ارتعاشات در حالت پایدار برای سه مدل کوپل‌شدگی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و صحت آنها بررسی شده است.