本書深入探討了復雜多剛柔耦合系統(tǒng)裝備中的流固耦合動力學問題，內容涵蓋柔性柱體結構、海洋立管、風力機以及水下航行器操舵系統(tǒng)等多剛柔耦合系統(tǒng)的線性與非線性流固耦合動力學，以及基于多體系統(tǒng)傳遞矩陣法的最新理論成果及利用計算流體力學和有限元方法解決傳統(tǒng)流固耦合問題的技術手段。本書通過將理論知識與實際工程項目緊密結合，并輔以大量真實案例分析，使讀者能夠更加直觀地理解相關概念和技術應用，掌握當前流固耦合動力學領域的最新發(fā)展動態(tài)及其在工程實踐中的具體應用方法。對于部分算例，本書還提供了相應的軟件二次開發(fā)代碼及MATLAB 仿真程序，便于讀者進行實際操作練習。
本書適合力學、海洋工程、航空航天工程等領域科研技術人員及相關高等院校師生參考。
陳東陽，墨爾本理工大學航空工程學院訪問學者、江蘇省科技副總、西北工業(yè)大學，職稱是副教授，博導。 職務是綠色船舶與海工平臺研究所副所長。 研究方向為流固耦合動力學、振動控制。主要從事尾舵非線性多體系統(tǒng)流固耦合動力學、風力機柔塔渦振控制、海洋軟管渦振控制、水下發(fā)射、氣動彈性、氣動熱、飛行器起飛/分離流場、耦合振動傳遞路徑等方面的研究。主持國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金以及國防基礎科研、海軍裝備型號預研合作等項目7項；在《Oceanengineering》《Nonlineardynamics》《Journaloffluidsandstructures》《力學學報》等行業(yè)內期刊上發(fā)表SCI、EI檢索論文37篇。
第1章 多體系統(tǒng)流固耦合問題概述 001
1.1 柔性柱體系統(tǒng)渦激振動與控制研究進展 003
1.2 風力機多體系統(tǒng)橫風向渦激振動研究進展 008
1.3 海洋立管多體系統(tǒng)渦激振動研究進展 011
1.4 深海超大型航行器舵驅動系統(tǒng)水彈性振動研究進展 014
1.5 多體系統(tǒng)流固耦合研究存在的問題及解決方法 017
第2章 多體系統(tǒng)流固耦合問題的基本理論與方法 019
2.1 概述 019
2.2 多體系統(tǒng)動力學求解方法 020
2.2.1 多體系統(tǒng)傳遞矩陣法（MSTMM）基本理論 020
2.2.2 有限元法（FEM）基本理論 024
2.3 流體載荷求解方法 028
2.3.1 Theodorsen 非定常流體理論 028
2.3.2 Van der Pol 尾流振子模型 031
2.3.3 計算流體力學（CFD）理論 033
2.4 流固耦合問題研究的基本方法 039
2.5 本章小結 040
第3章 二元多體耦合結構渦激振動特征與渦振應用 041
3.1 概述 041
3.2 二維彈性支撐柱體渦激振動（VIV）動力學模型 042
3.2.1 基于Van der Pol 尾流振子模型的彈性支撐柱體VIV 模型 042
3.2.2 基于CFD 模型的彈性支撐柱體VIV 建模與二次開發(fā) 045
3.3 二維彈性支撐柱體VIV 機理 049
3.3.1 基于Van der Pol 模型的彈性支撐柱體VIV 模型計算結果 049
3.3.2 基于CFD 模型的彈性支撐柱體VIV 模型計算結果 050
3.4 安裝NES 的二維彈性支撐柱體渦激振動減振 056
3.4.1 NES 簡介 056
3.4.2 基于Van der Pol 尾流振子模型的R-NES 減振 057
3.4.3 基于CFD 模型的T-NES 減振 066
3.4.4 基于Van der Pol 尾流振子模型的T-NES 渦振控制 074
3.5 翼型-渦振圓柱多體耦合結構渦激振動特征及翼型流動控制 079
3.5.1 翼型-渦振圓柱多體耦合結構動力學建模 079
3.5.2 多渦振圓柱-翼型多體耦合結構流動控制仿真分析 083
3.5.3 翼型尾流干涉下柱體渦激振動與控制動力學建模 094
3.5.4 翼型尾流干涉下柱體渦激振動與控制仿真結果分析 097
3.6 剛性連接四柱體耦合結構渦激振動特征及流動控制 116
3.6.1 剛性連接四柱體耦合結構動力學建模 116
3.6.2 剛性連接四柱體耦合結構流動仿真分析 117
3.6.3 剛性連接四柱體耦合結構流動控制仿真分析 124
3.7 非線性彈簧支撐柱體結構渦激振動特征及流動控制 132
3.7.1 非線性彈簧支撐柱體結構動力學建模 132
3.7.2 非線性彈簧支撐柱體結構流動仿真分析 132
3.8 本章小結 147
第4章 風力機多體耦合結構渦激振動與控制 148
4.1 概述 148
4.2 三維風力機多體系統(tǒng)渦激振動 148
4.2.1 基于MSTMM 的風力機葉輪結構建模 148
4.2.2 風力機柔塔（塔筒）動力學建模 165
4.2.3 基于MSTMM 的風力機整機結構建模 169
4.3 T-NES 作用下的三維柔性風力機柔塔系統(tǒng)渦激振動減振 179
4.3.1 T-NES 作用下的柔塔動力學建模 179
4.3.2 T-NES 對三維柔塔渦激振動的影響 185
4.4 本章小結 188
第5章 海洋立管多體系統(tǒng)渦激振動與控制 190
5.1 概述 190
5.2 三維RTP 立管渦激振動 191
5.2.1 RTP 立管物理模型簡化 191
5.2.2 RTP 立管動力學特性建模 192
5.2.3 RTP 立管動力學方程 194
5.2.4 RTP 立管振動特性及渦激振動模型驗證 195
5.2.5 RTP 立管渦激振動特性分析 196
5.3 螺旋列板渦激抑制裝置的動態(tài)設計方法 199
5.3.1 計算模型與設計方法 199
5.3.2 螺旋列板的設計及相關參數(shù) 200
5.3.3 模型驗證 202
5.3.4 仿真結果分析 204
5.4 安裝螺旋列板的三維海洋立管渦激振動減振 214
5.4.1 基于CFD/FEM 雙向耦合的立管渦激振動模型驗證 214
5.4.2 安裝有螺旋列板的立管渦激振動響應 217
5.5 RTP 輸流管道的穩(wěn)定性 220
5.5.1 RTP 輸流管道的動力學方程 220
5.5.2 復合材料經典層合板理論 225
5.5.3 基于MSTMM 的RTP 振動特性 228
5.5.4 RTP 穩(wěn)定性分析 239
5.6 本章小結 244
第6章 水下航行器舵系統(tǒng)振動特性仿真方法與結果分析 246
6.1 概述 246
6.2 基于MSTMM 的舵系統(tǒng)建模 246
6.2.1 彎扭耦合梁建模 247
6.2.2 舵系統(tǒng)動力學模型 250
6.3 舵系統(tǒng)動力學參數(shù)確定方法 258
6.3.1 舵系統(tǒng)FEM 建模 258
6.3.2 基于FEM 的模型驗證分析 259
6.3.3 基于FEM 的舵系統(tǒng)網(wǎng)格無關性驗證 260
6.3.4 舵系統(tǒng)彎曲、扭轉剛度參數(shù)獲取 262
6.4 基于MSTMM 的舵系統(tǒng)振動特性仿真結果 264
6.5 本章小結 267
第7章 二元系統(tǒng)顫振模型仿真方法與結果分析 268
7.1 概述 268
7.2 二維懸臂彎扭耦合梁線性仿真 268
7.2.1 二維懸臂彎扭耦合梁建模 268
7.2.2 V -g 法作模型驗證 272
7.3 三維懸臂彎扭耦合梁線性仿真 274
7.3.1 三維懸臂彎扭耦合梁建模 274
7.3.2 V -g 法作模型驗證 277
7.4 懸臂彎扭耦合梁非線性顫振仿真 280
7.4.1 懸臂梁系統(tǒng)建模 280
7.4.2 仿真結果分析 286
7.5 考慮氣動力非線性的懸臂梁顫振仿真 288
7.5.1 懸臂梁顫振運動建模 288
7.5.2 仿真結果分析 292
7.6 懸臂彎扭耦合梁的超聲速仿真 293
7.6.1 超聲速顫振運動建模 293
7.6.2 仿真結果分析 296
7.7 本章小結 297
第8章 水下航行器舵系統(tǒng)線性、非線性水彈性仿真 299
8.1 概述 299
8.2 基于MSTMM 的舵系統(tǒng)水彈性計算 300
8.2.1 基于MSTMM 的舵系統(tǒng)線性顫振模型頻域分析 300
8.2.2 基于MSTMM 的舵系統(tǒng)線性顫振模型時域分析 302
8.2.3 模型驗證 303
8.2.4 基于MSTMM 的舵系統(tǒng)水彈性計算結果分析 308
8.3 結構參數(shù)和間隙非線性對舵系統(tǒng)水彈性的影響規(guī)律 313
8.3.1 基于MSTMM 的舵系統(tǒng)二元顫振模型建模方法和參數(shù)獲取 313
8.3.2 舵系統(tǒng)的二元顫振模型建模 316
8.3.3 舵系統(tǒng)二元顫振模型建模合理性驗證 319
8.3.4 計算結果討論 326
8.4 全三維舵系統(tǒng)非線性顫振建模與仿真分析 332
8.5 本章小結 335
參考文獻 336
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