Удосконалення методики моделювання низькочастотних коливань вільної поверхні рідини в тракторній цистерні
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.277254Ключові слова:
циліндрична ємність, вільна поверхня, еквівалентна форма, власна частота, парціальний осциляторАнотація
Розглянуто вплив гідродинамічних процесів при русі вільної поверхні рідини в частково заповнених тракторних цистернах. Плескання рідини в частково заповнених ємностях є доволі суттєвою проблемою при дослідженні функціональної стабільності руху в морській, аерокосмічній, залізничній та автомобільній галузях. Адже вона впливає на продуктивність та безпеку руху. Такий же ефект помічено і при виконанні транспортних робіт з перевезення рідких вантажів в сільськогосподарському секторі. Це стало можливим за рахунок збільшення транспортних швидкостей колісними тракторами. В методиці за допомогою використання теорії поверхневих хвиль Релея отримано лінеаризовану задачу руху вільної поверхні рідини. На основі теореми Гельмгольця виокремлено складові скалярного та векторного потенціалів Лапласового поля вектора швидкості рідини. Розглянуто потенціальну задачу для поступального руху рідини, в якій вихрова складова поля відсутня. Замість потенціалу швидкостей рідини введено скалярний потенціал зміщення рідини у поверхневих хвилях Релея. Порівнюючи результати обчислення хлюпання рідини з роботами інших вчених, з’ясовано високу збіжність показників власних частот парціальних осциляторів в 3D просторі. Це помітно в останній чверті заповнення ємності, в якій відбуваються значні зсуви глибинної рідини. Особливістю отриманих результатів є впровадження замість реальної форми ємності еквівалентну форму паралелепіпеду, остаточний вид якої залежить від рівня наповненості. Виокремлено частотні властивості руху вільної поверхні рідини за типорозміром цистерн, які використовуються в сільському господарстві. Запропонована удосконалена методологія може бути використана для підвищення стійкості, керованості та плавності ходу при експлуатації цистерн колісним трактором
Посилання
- Zheng, X. L., Li, X. S., Ren, Y. Y., Cheng, Z. Q. (2014). Transient Liquid Sloshing in Partially-Filled Tank Vehicles. Applied Mechanics and Materials, 526, 133–138. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.526.133
- Kalinin, Y., Klets, D., Shuliak, M., Kholodov, A. (2020). Information system for controlling transport-technological unit with variable mass. CEUR Workshop Proceedings, 2732, 303–312. Available at: https://ceur-ws.org/Vol-2732/20200303.pdf
- Giordano, D. M., Facchinetti, D., Pessina, D. (2015). Comfort efficiency of the front axle suspension in off-road operations of a medium-powered agricultural tractor. Contemporary Engineering Sciences, 8, 1311–1325. doi: https://doi.org/10.12988/ces.2015.56186
- Saghi, R., Saghi, H. (2022). Numerical simulation of half-full cylindrical and bi-lobed storage tanks against the sloshing phenomenon. Ocean Engineering, 266, 112896. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.112896
- Kolaei, A., Rakheja, S., Richard, M. J. (2015). Three-dimensional dynamic liquid slosh in partially-filled horizontal tanks subject to simultaneous longitudinal and lateral excitations. European Journal of Mechanics - B/Fluids, 53, 251–263. doi: https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2015.06.001
- Hasheminejad, S. M., Soleimani, H. (2017). An analytical solution for free liquid sloshing in a finite-length horizontal cylindrical container filled to an arbitrary depth. Applied Mathematical Modelling, 48, 338–352. doi: https://doi.org/10.1016/j.apm.2017.03.060
- Karamanos, S. A., Papaprokopiou, D., Platyrrachos, M. A. (2009). Finite Element Analysis of Externally-Induced Sloshing in Horizontal-Cylindrical and Axisymmetric Liquid Vessels. Journal of Pressure Vessel Technology, 131 (5). doi: https://doi.org/10.1115/1.3148183
- Karamanos, S. A., Patkas, L. A., Platyrrachos, M. A. (2005). Sloshing Effects on the Seismic Design of Horizontal-Cylindrical and Spherical Industrial Vessels. Journal of Pressure Vessel Technology, 128 (3), 328–340. doi: https://doi.org/10.1115/1.2217965
- Kozhushko, A. P. (2022). Teoriya kolyvan traktora pry transportuvanni tsystern silskohospodarskoho pryznachennia. Kharkiv: Miroshnychenko O. A., 239. Available at: http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/55591
- Sun, Y., Zhou, D., Wang, J. (2019). An equivalent mechanical model for fluid sloshing in a rigid cylindrical tank equipped with a rigid annular baffle. Applied Mathematical Modelling, 72, 569–587. doi: https://doi.org/10.1016/j.apm.2019.03.024
- Ruiz, R. O., Lopez-Garcia, D., Taflanidis, A. A. (2015). An efficient computational procedure for the dynamic analysis of liquid storage tanks. Engineering Structures, 85, 206–218. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.12.011
- McCarty, J. L. (1960). Investigation of the Natural Frequencies of Fluids in Spherical and Cylindrical Tanks. National Aeronautics and Space Administration.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Andrii Kozhushko, Yevhen Pelypenko, Serhii Kravchenko, Vitalii Danylenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
