本书深入探讨了复杂多刚柔耦合系统装备中的流固耦合动力学问题，内容涵盖柔性柱体结构、海洋立管、风力机以及水下航行器操舵系统等多刚柔耦合系统的线性与非线性流固耦合动力学，以及基于多体系统传递矩阵法的最新理论成果及利用计算流体力学和有限元方法解决传统流固耦合问题的技术手段。本书通过将理论知识与实际工程项目紧密结合，并辅以大量真实案例分析，使读者能够更加直观地理解相关概念和技术应用，掌握当前流固耦合动力学领域的最新发展动态及其在工程实践中的具体应用方法。对于部分算例，本书还提供了相应的软件二次开发代码及MATLAB 仿真程序，便于读者进行实际操作练习。
本书适合力学、海洋工程、航空航天工程等领域科研技术人员及相关高等院校师生参考。
陈东阳，墨尔本理工大学航空工程学院访问学者、江苏省科技副总、西北工业大学，职称是副教授，博导。 职务是绿色船舶与海工平台研究所副所长。 研究方向为流固耦合动力学、振动控制。主要从事尾舵非线性多体系统流固耦合动力学、风力机柔塔涡振控制、海洋软管涡振控制、水下发射、气动弹性、气动热、飞行器起飞/分离流场、耦合振动传递路径等方面的研究。主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金以及国防基础科研、海军装备型号预研合作等项目7项；在《Oceanengineering》《Nonlineardynamics》《Journaloffluidsandstructures》《力学学报》等行业内期刊上发表SCI、EI检索论文37篇。
第1章 多体系统流固耦合问题概述 001
1.1 柔性柱体系统涡激振动与控制研究进展 003
1.2 风力机多体系统横风向涡激振动研究进展 008
1.3 海洋立管多体系统涡激振动研究进展 011
1.4 深海超大型航行器舵驱动系统水弹性振动研究进展 014
1.5 多体系统流固耦合研究存在的问题及解决方法 017
第2章 多体系统流固耦合问题的基本理论与方法 019
2.1 概述 019
2.2 多体系统动力学求解方法 020
2.2.1 多体系统传递矩阵法（MSTMM）基本理论 020
2.2.2 有限元法（FEM）基本理论 024
2.3 流体载荷求解方法 028
2.3.1 Theodorsen 非定常流体理论 028
2.3.2 Van der Pol 尾流振子模型 031
2.3.3 计算流体力学（CFD）理论 033
2.4 流固耦合问题研究的基本方法 039
2.5 本章小结 040
第3章 二元多体耦合结构涡激振动特征与涡振应用 041
3.1 概述 041
3.2 二维弹性支撑柱体涡激振动（VIV）动力学模型 042
3.2.1 基于Van der Pol 尾流振子模型的弹性支撑柱体VIV 模型 042
3.2.2 基于CFD 模型的弹性支撑柱体VIV 建模与二次开发 045
3.3 二维弹性支撑柱体VIV 机理 049
3.3.1 基于Van der Pol 模型的弹性支撑柱体VIV 模型计算结果 049
3.3.2 基于CFD 模型的弹性支撑柱体VIV 模型计算结果 050
3.4 安装NES 的二维弹性支撑柱体涡激振动减振 056
3.4.1 NES 简介 056
3.4.2 基于Van der Pol 尾流振子模型的R-NES 减振 057
3.4.3 基于CFD 模型的T-NES 减振 066
3.4.4 基于Van der Pol 尾流振子模型的T-NES 涡振控制 074
3.5 翼型-涡振圆柱多体耦合结构涡激振动特征及翼型流动控制 079
3.5.1 翼型-涡振圆柱多体耦合结构动力学建模 079
3.5.2 多涡振圆柱-翼型多体耦合结构流动控制仿真分析 083
3.5.3 翼型尾流干涉下柱体涡激振动与控制动力学建模 094
3.5.4 翼型尾流干涉下柱体涡激振动与控制仿真结果分析 097
3.6 刚性连接四柱体耦合结构涡激振动特征及流动控制 116
3.6.1 刚性连接四柱体耦合结构动力学建模 116
3.6.2 刚性连接四柱体耦合结构流动仿真分析 117
3.6.3 刚性连接四柱体耦合结构流动控制仿真分析 124
3.7 非线性弹簧支撑柱体结构涡激振动特征及流动控制 132
3.7.1 非线性弹簧支撑柱体结构动力学建模 132
3.7.2 非线性弹簧支撑柱体结构流动仿真分析 132
3.8 本章小结 147
第4章 风力机多体耦合结构涡激振动与控制 148
4.1 概述 148
4.2 三维风力机多体系统涡激振动 148
4.2.1 基于MSTMM 的风力机叶轮结构建模 148
4.2.2 风力机柔塔（塔筒）动力学建模 165
4.2.3 基于MSTMM 的风力机整机结构建模 169
4.3 T-NES 作用下的三维柔性风力机柔塔系统涡激振动减振 179
4.3.1 T-NES 作用下的柔塔动力学建模 179
4.3.2 T-NES 对三维柔塔涡激振动的影响 185
4.4 本章小结 188
第5章 海洋立管多体系统涡激振动与控制 190
5.1 概述 190
5.2 三维RTP 立管涡激振动 191
5.2.1 RTP 立管物理模型简化 191
5.2.2 RTP 立管动力学特性建模 192
5.2.3 RTP 立管动力学方程 194
5.2.4 RTP 立管振动特性及涡激振动模型验证 195
5.2.5 RTP 立管涡激振动特性分析 196
5.3 螺旋列板涡激抑制装置的动态设计方法 199
5.3.1 计算模型与设计方法 199
5.3.2 螺旋列板的设计及相关参数 200
5.3.3 模型验证 202
5.3.4 仿真结果分析 204
5.4 安装螺旋列板的三维海洋立管涡激振动减振 214
5.4.1 基于CFD/FEM 双向耦合的立管涡激振动模型验证 214
5.4.2 安装有螺旋列板的立管涡激振动响应 217
5.5 RTP 输流管道的稳定性 220
5.5.1 RTP 输流管道的动力学方程 220
5.5.2 复合材料经典层合板理论 225
5.5.3 基于MSTMM 的RTP 振动特性 228
5.5.4 RTP 稳定性分析 239
5.6 本章小结 244
第6章 水下航行器舵系统振动特性仿真方法与结果分析 246
6.1 概述 246
6.2 基于MSTMM 的舵系统建模 246
6.2.1 弯扭耦合梁建模 247
6.2.2 舵系统动力学模型 250
6.3 舵系统动力学参数确定方法 258
6.3.1 舵系统FEM 建模 258
6.3.2 基于FEM 的模型验证分析 259
6.3.3 基于FEM 的舵系统网格无关性验证 260
6.3.4 舵系统弯曲、扭转刚度参数获取 262
6.4 基于MSTMM 的舵系统振动特性仿真结果 264
6.5 本章小结 267
第7章 二元系统颤振模型仿真方法与结果分析 268
7.1 概述 268
7.2 二维悬臂弯扭耦合梁线性仿真 268
7.2.1 二维悬臂弯扭耦合梁建模 268
7.2.2 V -g 法作模型验证 272
7.3 三维悬臂弯扭耦合梁线性仿真 274
7.3.1 三维悬臂弯扭耦合梁建模 274
7.3.2 V -g 法作模型验证 277
7.4 悬臂弯扭耦合梁非线性颤振仿真 280
7.4.1 悬臂梁系统建模 280
7.4.2 仿真结果分析 286
7.5 考虑气动力非线性的悬臂梁颤振仿真 288
7.5.1 悬臂梁颤振运动建模 288
7.5.2 仿真结果分析 292
7.6 悬臂弯扭耦合梁的超声速仿真 293
7.6.1 超声速颤振运动建模 293
7.6.2 仿真结果分析 296
7.7 本章小结 297
第8章 水下航行器舵系统线性、非线性水弹性仿真 299
8.1 概述 299
8.2 基于MSTMM 的舵系统水弹性计算 300
8.2.1 基于MSTMM 的舵系统线性颤振模型频域分析 300
8.2.2 基于MSTMM 的舵系统线性颤振模型时域分析 302
8.2.3 模型验证 303
8.2.4 基于MSTMM 的舵系统水弹性计算结果分析 308
8.3 结构参数和间隙非线性对舵系统水弹性的影响规律 313
8.3.1 基于MSTMM 的舵系统二元颤振模型建模方法和参数获取 313
8.3.2 舵系统的二元颤振模型建模 316
8.3.3 舵系统二元颤振模型建模合理性验证 319
8.3.4 计算结果讨论 326
8.4 全三维舵系统非线性颤振建模与仿真分析 332
8.5 本章小结 335
参考文献 336
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