In this paper we consider the system of an arbitrary two-dimensional cylinder interacting with point vortices in a perfect fluid. We present the equations of motion and discuss their integrability. Simulations show that the system of an elliptic cylinder ͑with nonzero eccentricity͒ and a single point vortex already exhibits chaotic features and the equations of motion are nonintegrable. We suggest a Hamiltonian form of the equations. The problem we study here, namely, the equations of motion, the Hamiltonian structure for the interacting system of a cylinder of arbitrary cross-section shape, with zero circulation around it, and N vortices, has been addressed by Shashikanth ͓Regular Chaotic Dyn. 10, 1 ͑2005͔͒. We slightly generalize the work by Shashikanth by allowing for nonzero circulation around the cylinder and offer a different approach than that by Shashikanth by using classical complex variable theory.

No abstract

Изучается двумерная задача о движении твердого тела в безграничном объеме идеальной жидкости, совершающей безвихревое движение и покоящейся на бесконечности. Тело снабжено гиростатом, а также ротором Флеттнера, благодаря которому на тело действует гироскопическая сила (эффект Магнуса). Угловые скорости вращения гиростата и ротора предполагаются известными функциями времени (управлениями). Уравнения движения представлены в виде уравнений Кирхгофа, и в случае кусочно-постоянных управлений указаны законы сохранения. С их помощью уравнения движения приведены к неавтономной системе дифференциальных уравнений первого порядка на группе перемещений конфигурационного пространства. Численно, с использованием генетических алгоритмов, решена задача оптимального управления телом для различных типов управляющих воздействий. Ключевые слова: идеальная жидкость, самопродвижение, ротор Флеттнера Получено 1 сентября 2011 года После доработки 24 сентября 2011 года Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «УдГУ» в рамках гранта Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования, договор № 11.G34.31.0039. Работа С. М. Рамоданова и Д. В. Трещева поддержана грантом поддержки ведущих научных школ НШ-2519.2012.1.

No abstract

The paper studies the system of a rigid body interacting dynamically with point vortices in a perfect fluid. For arbitrary value of vortex strengths and circulation around the cylinder the system is shown to be Hamiltonian (the corresponding Poisson bracket structure is rather complicated). We also reduced the number of degrees of freedom of the system by two using the reduction by symmetry technique and performed a thorough qualitative analysis of the integrable system of a cylinder interacting with one vortex.