Вимушені коливання паливних баків при різних числах Бонда

Марія Леонідівна Мироненко

Анотація


Дослідження коливань рідини у резервуарах циліндричних, сферичних або більш складної форми з врахуванням технічних особливостей та математичне моделювання переважно здійснюють методами скінчених та граничних елементів. В даній роботі виконується аналіз форм та частот коливань рідини при перевантаженнях та за умови низької гравітації. Розглянуто різні параметри зовнішнього впливу. Вважається, що рідина є однорідною, нестисливою, а рух рідини безвихровий. Існує потенціал швидкості руху, що задовольняє рівнянню Лапласа. Співвідношення гравітаційних сил та сил поверхневого натягу визначаються числом Бонда. На вільній поверхні рідини виконуються динамічна та кінематична умови. Знайдені залежності зміни форми вільної поверхні за часом при різних частотах збурювальної сили. Розроблена методика дозволяє досліджувати поведінку рідини при різних числах Бонда.

Ключові слова


вимушені коливання; число Бонда; вільна поверхня рідини; поверхневий натяг; методи скінченних та граничних елементів

Повний текст:

PDF

Посилання


Abramson H. N. Dynamic behavior of liquid in moving containers. Appl. Mech. Reviews. 1963. Vol. 16. № 7. Р. 501–506.

Braslow A. L., Bhuta P. G., Hutton R. E., Abramson H. N., Stephens D. G. Propellant Slosh Loads : report : SP 8009 / NASA. Washington, 1968. 25 p.

Моисеев Н. Н., Румянцев В. В. Динамика тела с полостями, содержащими жидкость. М. : Наука, 1965. 440 с.

Луковский И. А., Барняк М. Я., Комаренко А. Н. Приближенные методы решения задач динамики ограниченного объема жидкости. К. : Наук. думка, 1984. 228 с.

Микишев Г. Н., Рабинович Б. И. Динамика тонкостенных конструкций с отсеками, содержащими жидкость. М. : Машиностроение, 1971. 564 с.

Николаев А. Д., Башлий И. Д. Определение параметров колебаний топлива в баках космических ступеней ракет-носителей перед повторными запусками маршевого двигателя при малых уровнях заполнения. Техническая механика. 2013. № 3. С. 10-20.

Николаев А. Д., Башлий И. Д. Математическое моделирование пространственных колебаний жидкости в цилиндрическом баке при продольных вибрациях его конструкции. Техническая механика. 2012. № 2. С. 14–22.

Башлий И. Д., Николаев А. Д. Математическое моделирование пространственных колебаний оболочечных конструкций с жидкостью с использованием современных средств компьютерного проектирования и анализа. Техническая механика. 2013. № 2. С. 18–25.

Investigation of Propellant Sloshing and Zero Gravity Equilibrium for the Orion Service Module Propellant Tanks : Final report / Microgravity University, Systems Engineering Educational Discovery. Kenosha, 2009. 22 p.

Башлий И. Д., Николаев А. Д., Свириденко Н. Ф. Влияние полетных вибраций верхних ступеней ракет-носителей на характеристики сорбционных процессов в жидком газонасыщенном топливе в баках сложной пространственной конфигурации. Техническая механика. 2011. № 2. С. 13–22.

Хоряк Н .В., Николаев А. Д. Математическое моделирование взаимодействия продольных колебаний корпуса жидкостной ракеты как многосвязной упруго-диссипативной системы и динамических процессов в двигательной установке. Техническая механика. 2010. № 3. С. 27–37.

Николаев А. Д., Хоряк Н .В., Башлий И. Д., Пирог В. А., Ходоренко В. Ф. Математическое моделирование свободных продольных колебаний конструкции третьей ступени и корпуса ракеты космического назначения "Циклон-4". Техническая механика. 2011. № 4. С. 37–44.

Науменко Н. Е., Соболевская М. Б., Сирота С. А., Николаев А. Д., Башлий И. Д. Нелинейные колебания свободной поверхности жидкости в горизонтально расположенном цилиндрическом баке. Техническая механика. 2015. № 4. С. 92–102.

Мироненко М. Л., Гнітько В. І., Дегтярьов К. Г. Метод дискретних особливостей у задачах коливань заповнювача паливних баків при перевантаженнях та в умовах низької гравітації. Вісник Харківського національного університету. Серія: Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління. 2019. Вип. 41. № 41. С. 20–26.

Gnitko, V., Naumemko, Y., Strelnikova E. Low Frequency Sloshing Analysis of Cylindrical Containers with Flat and Conical Baffles. International Journal of Applied Mechanics and Engineering. 2017. № 22 (4). Р. 867-881.

Еселева Е. В., Гнитько В. И., Стрельникова Е. А. Собственные колебания сосудов высокого давления при взаимодействии с жидкостью. Проблемы машиностроения. 2006. Т. 9. №1. С. 105-118.

Abramson H. N. (1963). Dynamic behavior of liquid in moving containers. Appl. Mech. Reviews. 16, 7, 501–506.

Braslow, A. L., Bhuta, P. G., Hutton, R. E., Abramson, H. N., & Stephens, D. G. (1968). Stephens Propellant Slosh Loads. Report : SP 8009 / NASA. Washington.

Moiseev, N. N. & Rumjancev, V. V. (1965). Dinamika tela s polostyami, soderzhaschimi zhidkost. Moskow: Nauka.

Lukovskij, I. A. Barnjak, M. Ja. & Komarenko, A. N. (1984). Priblizhennyie metodyi resheniya zadach dinamiki ogranichennogo ob'ema zhidkosti. Kyiv: Nauk. Dumka.

Mikishev, G. N. & Rabinovich, B. I. (1971). Dinamika tonkostennyih konstruktsiy s otsekami, soderzhaschimi zhidkost. Moskow, Mashinostroenie.

Nikolaev, A. D.,& Bashlij, I. D. (2013). Opredelenie parametrov kolebaniy topliva v bakah kosmicheskih stupeney raket-nositeley pered povtornyimi zapuskami marshevogo dvigatelya pri malyih urovnyah zapolneniya. Tehnicheskaya mehanika. 3, 10-20.

Nikolaev, A. D. & Bashlij, I. D. (2012). Matematicheskoe modelirovanie prostranstvennyih kolebaniy zhidkosti v tsilindricheskom bake pri prodolnyih vibratsiyah ego konstruktsii. Tehnicheskaya mehanika. 2, 14-22.

Bashlij, I. D. & Nikolaev, A. D. (2013). Matematicheskoe modelirovanie prostranstvennyih kolebaniy obolochechnyih konstruktsiy s zhidkostyu s ispolzovaniem sovremennyih sredstv kompyuternogo proektirovaniya i analiza. Tehnicheskaya mehanika. 2, 18-25.

Investigation of Propellant Sloshing and Zero Gravity Equilibrium for the Orion Service Module Propellant Tanks : Final report / Microgravity University, Systems Engineering Educational Discovery. Kenosha, 2009. 22 p.

Bashlij, I. D. & Nikolaev, A. D. (2011). Vliyanie poletny`kh vibraczij verkhnikh stupenej raket-nositelej na kharakteristiki sorbczionny`kh proczessov v zhidkom gazonasy`shhennom toplive v bakakh slozhnoj prostranstvennoj konfiguraczii. Tehnicheskaya mehanika. 2, 13-22.

Khoryak, N. V. & Nikolaev, A. D. (2010). Matematicheskoe modelirovanie vzaimodeystviya prodolnyih kolebaniy korpusa zhidkostnoy raketyi kak mnogosvyaznoy uprugo-dissipativnoy sistemyi i dinamicheskih protsessov v dvigatelnoy ustanovke. Tehnicheskaya mehanika. 3, 27-37.

Nikolaev, A. D., Khoryak, N. V., Bashlij, I. D., Pirog, V. A., & Khodorenko, V. F. (2011). Matematicheskoe modelirovanie svobodnyih prodolnyih kolebaniy konstruktsii tretey stupeni i korpusa raketyi kosmicheskogo naznacheniya "Tsiklon-4". Tehnicheskaya mehanika. 4, 37-44.

Naumenko, N. E., Sobolevskaya, M. B., Sirota, S. A., Nikolaev, A. D. & Bashlij, I. D. (2015). Nelinejny`e kolebaniya svobodnoj poverkhnosti zhidkosti v gorizontal`no raspolozhen-nom czilindricheskom bake. Tehnicheskaya mehanika. 4, 92-102.

Myronenko, M. L., Hnitko, V. I., & Dehtiarov, K. H. (2019). Metod dyskretnykh osoblyvostei u zadachakh kolyvan zapovniuvacha palyvnykh bakiv pry perevantazhenniakh ta v umovakh nyzkoi hravitatsii. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho universytetutu.Seria:Matematychne modeliuvannia. Informatsiini tekhnolohii. Avtomatyzovani systemy upravlinnia. 41, 20-26.

Gnitko, V., Naumemko, Y., & Strelnikova E. (2017). Low Frequency Sloshing Analysis of Cylindrical Containers with Flat and Conical Baffles. International Journal of Applied Mechanics and Engineering. 22 (4), 867-881.

Eseleva, E. V., Gnit`ko, V. I., & Strel`nikova, E. A. (2006). Sobstvenny`e kolebaniya sosudov vy`sokogo davleniya pri vzaimodejstvii s zhidkost`yu. Problemy Mashinostroeniya. 9(1), 105-118.




DOI: https://doi.org/10.32782/2618-0340/2019.2-2.4

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.