基于多维模态方法的流体二维非线性强迫晃动分析

基于多模态方法分析了二维容器内液体的强迫非线性晃动问题,采用绝对速度势函数描述动坐标下的流体非线性运动,根据Bateman-Luke变分原理,将非线性自由边值问题转化为等效的泛函极值问题,将自由液面波高函数和绝对速度势函数展开为广义Fourier级数,得到相互耦合的有限维非线性模态系统(一组非线性常微分方程),采用Runge-Kutta(龙格-库塔)法求解非线性常微分方程组,从而得到液体的强迫非线性晃动响应,分别模拟并讨论了矩形容器内液体在强地震作用下的晃动响应、在水平谐波作用下的普通共振稳态响应、在竖向谐波作用下的参数共振稳态响应,预测了液体在普通共振与参数共振共同作用下的液面响应。将多模态结果与其它数值方法的结果进行了对比,计算结果表明,多模态方法在长时间非线性稳态响应分析上具有其独特的优势。