This thesis investigates the origin of flow-induced instabilities and their sensitivities in a flow over a rotationally flexible circular cylinder with a rigid splitter plate. A linear stability and sensitivity problem are formulated in the two-dimensional Eulerian frame by considering the geometric nonlinearity arising from the translations and rotational motion of an arbitrary geometry (cross-sectional structures shape), which is not present in the stationary or purely translating stability methodology. This nonlinearity needs careful and consistent treatment in the linearised problem, particularly when considering the Eulerian frame of reference adopted in this study and not so widely considered. Considering the one degree of freedom problem of the rotationally flexible circular cylinder with a rigid splitter plate, two types of instabilities arising from the fluid-structure interaction are found. The first type of instability is the stationary symmetry-breaking mode, which was well reported in previous studies. This instability exhibits a strong correlation with the length of the recirculation zone. A detailed analysis of the instability mode and its sensitivity reveals the importance of the flow near the tip region of the plate for the generation and control of this instability mode. The second type is an oscillatory torsional flapping mode, which has not been well reported. This instability typically emerges when the length of the splitter plate is sufficiently long. Unlike the symmetry breaking mode, it is not so closely correlated with the length of the recirculation zone. However, the sensitivity analysis also reveals the crucial role played by the flow near the tip region in this instability. Finally, it is found that many physical features of this instability are reminiscent of those of the flapping (or flutter instability) observed in a flow over a flexible plate or a flag, suggesting that these instabilities share the same physical origin. The sensitivity analysis of both the symmetry breaking and flapping instability is also compared to the results obtained from a stationary circular cylinder fitted to a splitter plate of the same lengths. Physically meaningful analogies are noted between the sensitivity regions of the three instabilities.

Esta tese investiga a origem das instabilidades induzidas pelo escoamento e suas sensibilidades ao redor de um cilindro rotacionalmente flexível com uma placa divisora rígida. Um problema de estabilidade e sensibilidade linear é foã linearidade geométrica decorrente das translações e do movimento rotacional de uma geometria arbitrária que não está presente na metodologia de estabilidade estacionária ou puramente translacional. Essa não linearidade precisa de um tratamento cuidadoso e consistente no problema linearizado, particularmente quando não tão amplamente usado.Considerando o problema de um grau de liberdade do cilindro rotativamente flexível com uma placa divisora rígida, dois tipos de instabilidades decorrentes da interação fluido-estrutura são encontrados. O primeiro tipo de instabilidade é o modo de quebra de simetria estacionário, que já foi bem relatado em estudos anteriores. Esta instabilidade exibe uma forte correlação com o comprimento da zona de recirculação. Uma análise detalhada do modo de instabilidade e sua sensibilidade revela a importância do escoamento próximo à região da ponta da placa para a geração e controle deste modo de instabilidade. O segundo tipo é um modo de flapping oscilatório, que não foi bem estudado. Esta instabilidade surge normalmente quando a placa divisora é suficientemente longa. Ao contrário do modo de quebra de simetria, ela não está tão estreitamente correlacionada com o comprimento da zona de recirculação. A análise de sensibilidade, entretanto, também revela o papel crucial desempenhado pelo escoamento próximo à região da ponta da placa dessa instabilidade. Finalmente, verifica-se que muitas características físicas dessa instabilidade são reminiscentes daquelas do flapping (ou instabilidade de vibração) observada em um escoamento ao redor de uma placa flexível ou de uma bandeira, sugerindo que essas instabilidades compartilham a mesma origem física. A análise de sensibilidade tanto da quebra de simetria quanto da instabilidade de flapping também são comparadas aos resultados obtidos de um cilindro estacionário montado junto com uma placa divisora de mesmo comprimento, e analogias fisicamente significativas são observadas entre as regiões de sensibilidade das três instabilidades.