ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 534.12:621.642.2

Технічна механіка, 2015, 4, 92 - 102

НЕЛІНІЙНІ КОЛИВАННЯ ВІЛЬНОЇ ПОВЕРХНІ РІДИНИ У ГОРИЗОНТАЛЬНО РОЗТАШОВАНОМУ ЦИЛІНДРИЧНОМУ БАКУ

Н.Ю. Науменко, М. Б. Соболевська, С. А. Сирота, О. Д. Ніколаєв, І. Д. Башлій

      Баки, частково заповнені рідиною, є невід’ємною складовою частиною багатьох сучасних об'єктів транспортного машинобудування, авіаційної та ракетно-космічної техніки. При русі таких об'єктів інтенсивне зовнішнє збудження призводить до появи коливань рідини, що супроводжуються різними нелінійними ефектами, які мають істотний вплив на динаміку конструкцій. У статті наведено результати експериментальних досліджень та скінченно-елементного моделювання просторових коливань вільної поверхні рідини в горизонтально розташованому баку циліндричної форми при гармонічному збудженні конструкції бака. Мета досліджень – визначення закономірностей нелінійної поведінки рідини. Для експериментального визначення власних просторових коливань вільної поверхні рідини в баку використаний метод вільних коливань. Математичне моделювання проведено за допомогою методу скінченних елементів. Визначено власні частоти і форми тих тонів (поперечних і поздовжніх) коливань вільної поверхні рідини, що домінують, у залежності від рівня заповнення бака. При немалих амплітудах коливань вільної поверхні рідини досліджено явища, пов’язані з проявом нелінійних властивостей системи “конструкція бака – рідина”: обмеження амплітуд коливань вільної поверхні рідини; асиметрія профілю хвилі та розриви суцільності рідкого середовища, що знаходиться у взаємодії зі стінками порожнини; кругові коливальні рухи. Встановлено, що отримані шляхом математичного моделювання власні частоти і форми коливань вільної поверхні рідини задовільно узгоджуються з даними проведених експериментів. Показано, що математичне моделювання просторових коливань дозволяє визначити причини виникнення складних форм коливань вільної поверхні рідини.

вільна поверхня рідини, циліндричний бак, просторові коливання, нелінійний ефект, власна частота, експериментальні дослідження, математичне моделювання, метод кінцевих елементів

1. Пилипенко В. В. Кавитационные автоколебания / В. В. Пилипенко. – Киев : Наукова думка, 1989. – 316 с.

2. Динамика жидкостных двигательных установок и продольная устойчивость жидкостных ракет- носителей / В. В. Пилипенко, В. А. Задонцев, Н. И. Довготько, Ю. Е. Григорьев, И. К. Манько, О. В. Пилипенко // Техническая механика. – 2001. – № 2. – С. 11 – 37.

3. Науменко Н. Е. Построение математической модели гидроупругого взаимодействия жидкости с упругим трубопроводом / Н. Е. Науменко, Л. П. Котелина, С. И. Филиппюк // Динамика и управление движением механических систем : Сб. науч. тр. – Киев : Наукова думка, 1992. – С. 3 – 9.

4. Науменко Н. Е. Исследование переходных режимов в трубопроводе при кавитационном течении закрученного потока жидкости / Н. Е. Науменко // Гидрогозодинамика энергетических установок : Сб. науч. тр. – Киев : Наукова думка, 1982. – С. 109 – 115.

5. Пилипенко В. В. Расчетно-экспериментальный метод определения податливости и размеров кавитационной полости в закрученном потоке жидкости в круглой трубе / В. В. Пилипенко // Космические исследования на Украине. – 1982. – № 3. – С. 19 – 26.

6. Богомаз Г. И. Динамика железнодорожных вагонов-цистерн / Г. И. Богомаз. – Киев : Наукова думка, 2004. – 224 с.

7. Богомаз Г. И. Колебания жидкости в баках. Методы и результаты экспериментальных исследований / Г. И. Богомаз, С. А. Сирота. – Днепропетровск : Институт технической механики НАН Украины и НКА Украины, 2002. – 306 с.

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

9. Abramson H. N. Dynamic behavior of liquids in moving containers / H. N. Abramson. – Washington, 1966. – 467 p. – (NASA; SP-106).

10. Луковский И. А. Математические модели нелинейной динамики твердых тел с жидкостью / И. А. Луковский. – К. : Наукова думка, 2010. – 407 с.

11. Timokha A. A multimodal method for liquid sloshing in a two-dimensional circular tank / A. Timokha // J. Fluid Mechanics. – 2010. – Vol. 665. – P. 457 – 479.

12. Развитие сложных пространственных колебательных движений жидкости в цилиндрическом баке при резонансном возбуждении системы “конструкция бака – жидкость” / Г. И. Богомаз, С. А. Сирота, И. Д. Блоха, А. Д. Николаев // Техническая механика. – 2007. – № 1. – С. 81 – 89.

13. Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE) / К. Ли. – Санкт-Петербург : Питер, 2004. – 560 c.

14. Численное моделирование свободных пространственных колебаний жидкости в емкостях сложной конфигурации / И. Д. Блоха, Г. И. Богомаз, А. Д. Николаев, С. А. Сирота // Науковий вісник НГУ. – 2006. – № 5. – С. 75 – 80.

Copyright (©) 2015 Н.Ю. Науменко, М. Б. Соболевська, С. А. Сирота, О. Д. Ніколаєв, І. Д. Башлій

Copyright © 2014-2018 Технічна механіка