Особенности динамики тел, взаимодействующих с сопротивляющейся средой

22 ноября 2023 года
Ю.Д.Селюцкий

В докладе рассматриваются вопросы моделирования взаимодействия тела с потоком среды с помощью феноменологических подходов (квазистатический подход и модель присоединенного осциллятора).

Изучается влияние потенциальных сил на устойчивость положения равновесия при наличии диссипативных сил с неполной диссипацией или позиционных неконсервативных сил. В частности, для системы с 2 степенями свободы найдены условия на параметры, при выполнении которых характер устойчивости равновесия меняется дважды при изменении одного диагонального элемента матрицы потенциальных сил. Этот эффект продемонстрирован на примере двухзвенного аэродинамического маятника. Исследуется динамика различных систем, движущихся в потоке среды. В задаче об однозвенном аэродинамическом маятнике получены достаточные условия асимптотической устойчивости положения равновесия «по потоку». Для ветроэнергетической установки с горизонтальной осью вращения установлено наличие гистерезиса угловой скорости и тока на стационарном режиме при изменении внешней нагрузки. Проанализировано влияние нелинейности электромеханического взаимодействия на стационарные режимы. Результаты подтверждены экспериментальными данными. Рассматривается динамика двух ветроэнергетических установок колебательного типа (в одной из них рабочим элементом является призма квадратного сечения, в другой – аэродинамический маятник с упруго закрепленной точкой подвеса). Исследуется влияние параметров систем на устойчивость положений равновесия и на характеристики возникающих автоколебательных и авторотационных режимов. Обсуждается возможность использования рассматриваемых колебательных систем для преобразования энергии ветра в полезные формы.