前沿研究分享——非线性、动力学与控制

 

柔性安装气缸的流激振动（FIV），如涡激振动（VIV）、驰振和波浪诱导振动，因其在实际工程应用中的相关性而引起了越来越多的研究兴趣。除了物理实验和计算流体动力学（CFD）外，稳定性分析已被证明是揭示复杂物理过程背后物理的有力方法。

通过基于ROM的线性稳定性分析，可以更好地研究不同类型FIV的进化机制和起源。而探索基于ROM的线性稳定性分析是否也是一种有用的定量方法，以揭示两个灵活安装的串联方形圆柱体背后的物理原理，本研究对两个相同方形圆柱体的横流FIV进行了基于二维DNS和ROM的线性稳定性分析。

• 根据两个方形圆柱体的振动响应，识别出不同的FIV具体类型。

• 两个方形气缸随着折减速度和间距比不断变换下，在涡激振动、偏置振荡和颤振之间经历了多次振动转换。

 

 

 

 

渗透到个人体内的病毒和细菌制剂会导致各种呼吸系统疾病。这些呼吸系统疾病对个体的生活质量产生了负面影响。如果不及时采取必要的预防措施，它们也可能构成危及生命的风险。特别是由于近年来新冠肺炎大流行威胁到世界各地的所有人，该流行病引起的疾病对所有人都产生了影响。其中 特别关键的症状之一是分泌物的产生。

本文从工程角度阐明外部振动对粘液清除的影响。在这方面，通常在5-30Hz频率范围内工作的高频胸壁振荡装置的有效性。

• 研究表明，三个方向的振动对气道中的分泌物清除有积极影响。这是由于非牛顿粘液粘液粘液表现出剪切稀化行为。此外，已经确定了影响流动的许多参数的存在。振动频率和振幅的增加对流量有积极影响，而功率指数的增加则对流量有消极影响

• 在与所进行的研究相关的前瞻性研究中，可以调查外部振动对多相流系统的影响，该系统包括呼吸道中的空气、粘液和髂周粘液。通过精确确定材料特性，可以模拟振动影响下呼吸道的力学响应，从而可能确定最佳振动频率。

 

 

极限环的振荡对各种工程领域都有很大的影响，这使得对其振幅的控制变得尤为迫切。极限环的振幅控制在理论和实际应用中都具有重要的研究价值。

目前，大部分工作主要集中在能量分析和非线性能量阱的实际应用上。本文从一个新的角度研究具有非线性能量阱（NES）的范德波尔（VDP）振荡器，即我们将揭示基于稳定性和分叉理论的减振机理。此外，还介绍了不同参数的影响和相应的减振效果。

• 耦合非线性能量阱对极限环振荡的减振效果明显。耦合系统的支撑鲁棒性不仅取决于平衡点的稳定性，还取决于分岔结构。

• 当自激强度在一定范围内时，由于原始系统的平衡点不稳定，振动被完全抑制，而具有NES的系统的平衡点将是稳定的。

• 讨论了不同参数对减振效果的影响。研究发现，阻尼比对减振的影响最大。
  

 

 

在多种应用中，使用直立位置承载细长柔性有效载荷的工业起重机。毫无疑问，由于电缆悬挂结构，移动起重机的命令会导致有效载荷摆动。此外，由于细长的柔性结构，直立有效载荷的弯曲振动也可能出现。因此，悬挂在电缆上的有效载荷的摆动也可能与细长物体的弯曲振动相互作用。相互作用引起的振动显然很复杂，破坏了整个悬索运输系统的效率和安全性。因此，应了解直立位置承载细长柔性有效载荷的工业起重机的动力学，并开发有效的振动控制方法。

本文推导了承载直立细长柔性有效载荷的工业起重机的动力学模型。模型中捕捉到了有效载荷摆动和有效载荷弯曲振动之间的相互作用。此外，还开发了一种新的控制方法来抑制有效载荷摆动-弯曲相互作用引起的耦合振动。理论和实验研究表明，建模和控制方法都是有效的。

• 描述了垂直位置承载细长柔性有效载荷的工业起重机的动力学建模。所提出的模型捕捉了有效载荷摆动和有效载荷弯曲振动之间的相互作用。

• 提出了一种估计耦合频率的方法。

• 提出了一种新的控制方法，以减少有效载荷摆动和弯曲振动之间相互作用引起的耦合振荡。实验研究验证了动力学模型和控制方法的有效性。该方法被证明对大范围的建模误差具有鲁棒性。

 

 

 

 

理论上，交叉耦合电弧（CCA）焊接过程有可能在焊接过程中解耦传热传质，从而实现独立控制。然而，传统的CCA工艺通常使用低频交流电（AC）作为旁路电弧的输入热源，这可能会导致主电弧因旁路电弧极性的变化而振荡。这种电弧振荡会导致电弧之间的热分布不均，从而影响传热传质的解耦效果。当应用于增材制造时，可能会导致液滴位置不可控和成型精度降低等问题。

该研究提出利用高频可变极性旁路电弧来解决主电弧中遇到的振荡问题。通过高频变极旁路电流产生快速交变磁场，作用在主电弧上的洛伦兹力在磁场中迅速反转其方向。这有效地抑制了主电弧的摆动行为，实现了填充焊丝的熔化速度与工件的热输入之间的解耦。

• 增加可变极性频率会在主电弧中引起高频振动。