Since the early 1970s, extensive studies of flow induced vibration in cross flow, especially, fluid-elastic instability, have been reported. Determination of fluid-elastic stability thresholds in tube arrays is very important for design basis. Once large amplitude whirling motions are initiated, the system often does not retrace the response curve as flow velocity is reduced. This is so called hysteresis and is one of the considerations that we must take into account. The objective of this paper is to analyze the hysteresis and determine the critical flow velocity for the flow induced vibrations (FIV). A simple semi-empirical linear model has been developed to determine critical flow velocity. The results of present linear model were compared with those of other theories. These results were better than those of Gorman's theory in low mass damping parameter region. In addition, nonlinear model has been developed to analyze the hysteresis behavior. As results of the present the nonlinear model for two flexible tubes, the regions of hysteresis behavior were shown. These results were also compared with experimental data which was obtained by Lever and Rzentkowski. The region of hysteresis is an important factor for more conservative design.
1970년대 이래로 유체 유인 진동에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 특히 유체 탄성 불안정은 큰 진폭의 진동을 유발하는 주된 인자이므로 더욱 깊이 연구되었다. 유체 탄성 불안정이 일어나는 임계유속에 관한 연구는 많이 진행되어 설계에 있어서는 이를 어느정도 극복하였으나 아직도 이 현상이 이론적으로 충분히 해석된 것은 아니다. 이는 설계상 중요한 문제이다. 또한 최근 실험에 의해 나타난 히스테리시스(hysteresis) 현상은 더욱 더 어려운 문제가 되었다.
본 연구의 목적은 이 히스테리시스(hysteresis) 현상을 해석하고, 임계유속을 결정하는 모형(model)의 개발에 있다. 히스테리시스(hysteresis) 현상을 해석하기 위해서 비선형모형(nonlinear model)을 구성하여 이 결과를 Lever and Rzentkowski 의 실험 결과와 비교하였다. 본 연구의 결과는 히스테리시스(hysteresis)영역의 존재를 보이고 있다. 임계유속은 단순한 선형모형(linear model)을 사용하여 결정하였고, 그 결과를 다른 이론들과 비교하였다. 낮은 질량 감쇄 변수(low mass damping parameter) 영역에서 특히 다른 이론들보다 좋은 결과를 얻었다.
더욱 더 보수적인 설계를 위해서 히스테리시스(hysteresis)영역의 해석은 중요하다.
