摘要
細長且橫剖面寬廣之柔性結構物在承受自然風力時，需考慮航太與土木工程中所謂的顫振之空氣彈性不穩定的風險，其爲結構動力與空氣動力交互作用所引發的行爲。本研究以數值方法對時間解域下的空氣彈性穩定性問題進行初步的模擬分析。對於空氣動力的分析採用集結渦漩法模擬，此方法可應用於任意運動模式下的空氣動力及運動過程中所產生之尾流旋捲效應的分析。文中分別以Wagner及Theodorsen所提出的解析解檢核平板瞬時加速和平板俯仰(Pitching)及上下擺移(Heaving)之簡諧運動等典型運動模式時的空氣動力歷時變化，並以Bratt提供之平板上下擺移運動的尾流煙線照片檢核尾流逸散行爲，皆獲得相當準確的結果。延伸此空氣動力之數值模式進行平板空氣彈性系統之穩定性的分析，並以V-g法之分析結果相互比較，亦獲得相當接近且偏於保守之結果。最後進行顫振控制之嘗試，以空氣動力的觀點，嘗試於平板之適當位置設置主動集結渦漩激擾(Active Lumped Vortex Excitation)，藉由比例增益之狀態回饋控制律(State-Feedback with Proportional Gains Control Law)的控制方式，消減由結構變形引發之逐漸增長之空氣動力，進而抑制已發生顫振之空氣彈性系統的動態不穩定行爲，詳細探討控制增益參數之影響。結果證實，適當選擇激擾位置、增益大小與相位，主動集結渦漩激擾可有效用於顫振控制。此法之物理機制爲主動集結渦漩激擾之次流場透過Biot-Savart定律與Kelvin 條件得以干擾消減結構運動所引發之主流場。
延伸閱讀
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