НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o140.pdf (596.95Кб)

УДК 532.5.031

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Рассматривается задача о малых осесимметричных колебаниях двухслойной жидкости с разделителем, выполненным на основе пеноматериала. Разделитель полагается жестким и недеформируемым, течение жидкости сквозь разделитель моделируется как течение с некоторым линейно-вязким сопротивлением. Жидкость полагается идеальной и несжимаемой, ее течение – потенциальным. Изложен экспериментально-аналитический метод нахождения такого коэффициента сопротивления.
В работе [1] рассматривалась задача о колебаниях двухслойной жидкости, разделенной недеформируемым проницаемым разделителем, где для учета взаимодействия жидкости с разделителем вводится приведенный коэффициент сопротивления, который предполагается определять экспериментально, и, таким образом, обобщались результаты [4] и [5] на случай движения двухслойной жидкости сквозь сопротивление. В работе [6] исследовалось движение идеальной, несжимаемой и нестратифицированной жидкости совместно с упругим днищем. В статье [7] исследовались вопросы устойчивости свободной поверхности жидкости в условиях малой гравитации. Свободные осесимметричные колебания двухслойной жидкости с непроницаемым разделителем исследовались работе [8].
Аналитическая зависимость для коэффициента сопротивления, полученная в [1], содержит в себе значения частоты свободных гармонических колебаний системы без сопротивления (с отсутствующим разделителем) и коэффициент затухания для системы с сопротивлением (при наличии разделителя). Эти величины можно получить экспериментально если возбуждать колебания модели бака с разделителем и без него и определять собственные частоты таких колебаний. Рассматриваемая модель может служить для анализа  динамического взаимодействия жидкости и фазоразделителя  разгонного блока или старших ступеней ракет-носителей и для экспериментальной наземной отработки систем обеспечения запуска из состояния невесомости и малой гравитации.
В статье показана связь между аналитической зависимостью коэффициента затухания при симметричных колебаниях жидкости в баке с сопротивлением с коэффициентом затухания, получаемым экспериментально, что позволяет осуществить экспериментальное определение значение коэффициента сопротивления с целью дальнейшего подробного исследования динамики взаимодействия жидкости с разделителем.

1. Пожалостин А.А., Гончаров Д.А., Кокушкин В.В. Малые колебания двухслойной жидкости с учетом проницаемости разделителя // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Сер. Естественные науки. 2014. № 5. С. 109-116.
2. Темнов А.Н., Тэйн У. Осесимметричные колебания оболочки, частично заполненной жидкостью, вытекающей через заборное устройства // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2008. № 1. С. 46-59.
3. Багров В.В., Курпатенков А.В., Поляев В.М., Синцов А.Л., Сухоставец В.Ф. Капиллярные системы отбора жидкости из баков космических летательных аппаратов / под ред. В . М . Поляева . М .: УНЦ Энергомаш , 1997. 328 с .
4. Гончаров Д. А. Осесимметричные колебания двухплотностной жидкости в цилиндрическом баке // //Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 4. Режим доступа:http://technomag.bmstu.ru/doc/362856.html (дата обращения 01.03.2015) .
5. Гончаров Д.А. Динамика двухслойной жидкости, разделённой упругой перегородкой с учётом сил поверхностного натяжения // Наука и образование. МГТУим. Н.Э.Баумана. Электрон. журн. 2013. № 11. С. 547-556. DOI:10.7463/1113.0619258
6. Пожалостин А.А. Свободные колебания жидкости в жестком круговом цилиндрическом сосуде с упругим плоским дном // Известия ВУЗов. Авиационная техника . 1963. № 4. С . 25-32.
7. Шунгаров Э.Х., Гончаров Д.А. Об устойчивости малых колебаний свободной поверхности жидкости // Молодежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 4. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/566824.html (дата обращения 01.03.2015) .
8. Пожалостин А.А., Гончаров Д.А. Свободные осесимметричные колебания двухслойной жидкости с упругим разделителем между слоями при наличии сил поверхностного натяжения // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 12. Режим доступа:http://engjournal.ru/catalog/eng/teormach/1147.html (дата обращения 01.03.2015).
9. Петренко М.П. Собственные колебания жидкости со свободной поверхностью и упругого днища цилиндрической полости // Прикладная механика. 1969. Т . 5, № 6. С . 44-50.
10. Андронов А.В. Колебания идеальной стратифицированной жидкости в контейнере с упругим днищем // Вопросы волновых движений жидкости: сб. науч. тр. Краснодар : КубГУ ,1987. С . 7-15.
11. Кононов Ю.Н., Татаренко Е.А. Свободные колебания упругих мембран, разделяющих многослойную жидкость в цилиндрическом сосуде с упругим дном // Динамические системы. 2006. Вып . 21. С . 7-13.
12. Кононов Ю.Н., Татаренко Е.А. Свободные колебания многослойной жидкости, разделённой упругими инерционными мембранами // Динамические системы. 2004. Вып. 18. С. 111-118.
13. Нго Зуй Кан. О движении не смешивающихся жидкостей в сосуде с плоским упругим днищем // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1979. № 5. С. 151-163.
14. Степанова М.И., Темнов А.Н. Малые движения жидкости с поверхностной диссипацией энергии // Вестник МГТУ им. Н . Э . Баумана . Сер . Естественные науки . 2011. № 4. С . 99-110.
15. Дьяченко М.И., Темнов А.Н. Собственные колебания жидкого топлива в условиях перераспределения // Вестник МГТУ им. Н . Э . Баумана . Сер . Машиностроение . 2012. № 3. С . 31-38.
16. Орлов В.В., Темнов А.Н. Малые движения жидкости, вытекающей из бака // Современные методы теории функций и смежные проблемы: тез. докл. Воронеж: Изд-воВГУ, 1997. С. 124 .
17. Тэйн У. Колебания упругого днища с протекающей жидкостью // Вестник МГТУ им. Н . Э . Баумана . Сер . Машиностроение . 2008. № 2. С . 121 - 124.
18. Finodeyev F., Ghrist M., Best F. Development of a Passive Flow Coalescence Device for Two-Phase Phase Separation Under Microgravity // AIP Conference Proceedings. 2005. Vol. 746. P. 141-149. DOI:10.1063/1.1867128
19. Elston L.J., Yerkes K.L., Thomas S.K., McQuillen J. Qualitative Evaluation of a Liquid-Vapor Separator Concept in MicroGravity Conditions // AIP Conference Proceedings. 2009. Vol. 1103. P. 3-13. DOI: 10.1063/1.3115546
20. Gaul L., Papas Z., Kurwitz C., Best F. Equilibrium Interface Position During Operation of a Fixed Cylinder Vortex Separator // AIP Conference Proceedings. 2010. Vol. 1208. P. 3-11. DOI: 10.1063/1.3326268