Theoretical and experimental studies of vibrations of the solid half-cylinder having a cavity filled with a layered fluid (original) (raw)

Abstract

Приведены постановка задачи и результаты исследований динамических характеристик и устойчивости малых колебаний твердого тела, имитирующего космический заправщик, топливный бак которого содержит криогенную жидкость. Отличительной особенностью криогенной жидкости являются низкая температура и различная плотность ее частиц, что значительно усложняет исследование гидродинамических задач. Криогенная жидкость моделировалась с помощью слоев несмешивающихся жидкостей. Получены уравнения плоского движения твердого тела с полостью, содержащей три несмешивающиеся несжимаемые идеальные жидкости. Исследованы области устойчивости движения твердого полуцилиндра с цилиндрической полостью, наполненной тремя несмешивающимися жидкостями. Приведены результаты экспериментального исследования колебаний полуцилиндра с двумя несмешивающимися жидкостями. Ключевые слова: несмешивающиеся несжимаемые идеальные жидкости, механическая система, область устойчивости, собственная частота колебаний, твердое тело Введение. Задача динамики твердых тел, которые имеют полости, наполненные жидкостью,-одна из классических задач механики [1, 2]. Развитие авиации и космонавтики в 1950-80-е гг. дало новый импульс исследованиям, посвященным динамики тел с полостями, частично заполненными жидкостью. Отметим здесь работы К.

Loading...

Loading Preview

Sorry, preview is currently unavailable. You can download the paper by clicking the button above.

References (55)

  1. Жуковский Н.Е. О движении твердого тела, имеющего полости, наполненные однородной капельной жидкостью. Избр. cоч. [репр. изд.]. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017.
  2. Охоцимский Д.Е. К теории движения тела с полостями, частично заполненными жидкостью. ПММ, 1956, т. 20, вып. I, c. 3-20.
  3. Колесников К.С. Жидкостная ракета как объект регулирования. Москва, Машиностроение, 1969, 298 с.
  4. Колесников К.С. Динамика ракет. Москва, Машиностроение, 2003, 520 с.
  5. Колесников К.С., Пожалостин А.А., Шкапов П.М. Задачи динамики гидромеханических систем в трудах кафедры теоретической механики имени профессора Н.Е. Жуковского. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2012, спецвыпуск № 8, с. 15-30.
  6. Пожалостин А.А. К теории собственных малых осесимметричных колеба- ний упругих баков, частично заполненных жидкостью. Докл. I Всесоюзного симп. «Колебания упругих конструкций с жидкостью». Новосибирск, 1970, c. 153-164.
  7. Пожалостин А.А. Разработка приближенных аналитических методов расчета собственных и вынужденных колебаний упругих оболочек с жидкостью. Дис. … д-ра техн. наук. Москва, 2004, 220 с.
  8. Моисеев Н.Н., Петров А.А. Численные методы расчета собственных частот колебаний ограниченного объема жидкости. Москва, ВЦ АН СССР, 1966, 269 с.
  9. Моисеев Н.Н., Румянцев В.В. Динамика тел с полостями, содержащими жидкость. Москва, Наука, 1965, 440 с.
  10. Микишев Г.Н., Рабинович Б.И. Динамика твердого тела с полостями, частично заполненными жидкостью. Москва, Машиностроение, 1968, 532 с.
  11. Микишев Г.Н., Рабинович Б.И. Динамика тонкостенных конструкций с отсеками, содержащими жидкость. Москва, Машиностроение, 1971, 563 с.
  12. Нариманов Г.С., Докучаев Л.В., Луковский И.А. Нелинейная динамика летательного аппарата с жидкостью. Москва, Машиностроение, 1977, 208 с.
  13. Рабинович Б.И. Введение в динамику ракет-носителей космических аппаратов. Москва, Машиностроение, 1975, 416 с.
  14. Черноусько Ф.Л. Движение твердого тела с полостями, содержащими вязкую жидкость. Москва, ВЦ АН СССР, 1968, 232 с.
  15. Темнов А.Н. О спектре малых колебаний непрерывно стратифицированной жидкости. Нелинейные проблемы аэрогидроупругости. Тр. семинара. Казань, 1979, вып. 11, с. 183-193.
  16. Темнов А.Н. Устойчивость стационарных вращений неоднородной жидкости в эллипсоидальной полости. Известия вузов. Машиностроение, 1979, № 7, с. 149-151.
  17. Копачевский Н.Д., Темнов А.Н. Колебания стратифицированной жидкости в бассейне произвольной формы. Журнал вычислительной математики и математической физики, 1986, т. 26, № 5, с. 734-755.
  18. Акуленко Л.Д., Нестеров С.В. Колебания твердого тела с полостью, содержащей тяжелую неоднородную жидкость. Механика твердого тела, 1986, № 1, с. 27-36.
  19. Дерендяев Н.В., Сеняткин В.А. Условия устойчивости стационарного вращения цилиндра, заполненного слоисто-неоднородной вязкой несжи- маемой жидкостью. ПМТФ, 1984, № 1, с. 34-44.
  20. Булатов В.В., Владимиров Ю.В. Внутренние гравитационные волны в не- однородных средах. Москва, Наука, 2005, 195 с. Статья поступила в редакцию 04.03.2019
  21. Ссылку на эту статью просим оформлять следующим образом: Темнов А.Н., Вин Ко Ко. Теоретическое и экспериментальное исследования колебаний твердого полуцилиндра с полостью, заполненной слоистой жидкостью. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 5. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2019-5-1883
  22. Темнов Александр Николаевич -канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры «Косми- ческие аппараты и ракеты-носители» МГТУ им. Н.Э. Баумана. e-mail: antt45@mail.ru
  23. Вин Ко Ко -стажер-исследователь кафедры «Космические аппараты и ракеты- носители» МГТУ им. Н.Э. Баумана. e-mail: win.c.latt@gmail.com REFERENCES
  24. Zhukovsky N.E. O dvizhenii tverdogo tela, imeushchego polosti, napolnennye odnorodnoy kapelnoy zhidkostyu [On the motion of a rigid body with cavities filled with a homogeneous dropping liquid]. In: Izbrannye sochineniya [Selected works].
  25. Moscow, BMSTU Publ., 2017.
  26. Okhotsimskiy D.E. Prikladnaya Matematika i Mekhanika -J. Appl. Math. Mech., 1956, vol. 20, no. I, pp. 3-20.
  27. Kolesnikov K.S. Zhidkostnaya raketa kak obyekt regulirovaniya [Liquid rocket as an object of regulation]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1969, 298 p.
  28. Kolesnikov K.S. Dinamika raket [The dynamics of rockets].
  29. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2003, 520 p.
  30. Kolesnikov K.S., Pozhalostin A.A., Shkapov P.M. Vestnik MGTU im. N.E. Bauman. Ser. Estestvennye nauki -Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Natural Sciences, 2012, Special issue number 8, pp. 15-30.
  31. Pozhalostin A.A. K teorii sobstvennykh malykh osesimmetrichnykh kolebaniy uprugikh bakov, chastichno zapolnennykh zhidkost'yu. Dokl. I Vsesoyuznoy simp. «Kolebaniya uprugikh konstruktsiy s zhidkost'yu» [On the theory of own small axisymmetric oscillations of elastic tanks, partially filled with a fluid. Proceedings of the 1st Vsesoyuz. simp. Fluctuations of Elastic Structures with Fluid].
  32. Novosibirsk, 1970, pp. 153-164.
  33. Engineering Journal: Science and Innovation # 5•2019
  34. Pozhalostin A.A. Razrabotka priblizhennykh analiticheskikh metodov rascheta sobstvennykh i vynuzhdennykh kolebaniy uprugikh obolochek s zhidkost'yu. Dis. … d-ra tekhn. nauk [Development of approximate analytical methods for calculating the own and forced vibrations of elastic shells with a liquid: Diss. ... Dr. Sc. in Engineering].
  35. Moscow, 2004, 220 p.
  36. Moiseev N.N., Petrov A.A. Chislennyye metody rascheta sobstvennykh chastot kolebaniy ogranichennogo obyema zhidkosti [Numerical methods for calculating the natural frequencies of oscillations of a limited volume of a liquid]. Moscow, EC of the USSR Academy of Sciences, 1966, 269 p.
  37. Moiseev N.N., Rumyantsev V.V. Dinamika tel s polostyami, soderzhashchimi zhidkost [Dynamics of bodies with cavities containing a liquid].
  38. Moscow, Nauka Publ., 1965, 440 p.
  39. Mikishev G.N., Rabinovich B.I. Dinamika tverdogo tela s polostyami, chastichno zapolnennymi zhidkostyu [Dynamics of a rigid body with cavities partially filled with a liquid]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1968, 532 p.
  40. Mikishev G.N., Rabinovich B.I. Dinamika tonkostennykh konstruktsiy s otsekami, soderzhashchimi zhidkost [Dynamics of thin-walled structures with compartments containing liquid]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1971, 563 p.
  41. Narimanov G.S., Dokuchaev L.V., Lukovskiy I.A. Nelineynaya dinamika letatelnogo apparata s zhidkostyu [Nonlinear dynamics of an aircraft with a liquid].
  42. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1977, 208 p.
  43. Rabinovich B.I. Vvedeniye v dinamiku raket-nositeley kosmicheskikh apparatov [Introduction to the dynamics of launch vehicles of spacecraft]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1975, 416 p.
  44. Chernousko F.L. Dvizheniye tverdogo tela s polostyami, soderzhashchimi vyazkuyu zhidkost [Movement of a solid with cavities containing a viscous fluid].
  45. Moscow, USSR Academy of Sciences, 1968, 232 p.
  46. Temnov A.N. O spektre malykh kolebaniy nepreryvno stratifitsirovannoy zhidkosti. Nelineynyye problemy aerogidrouprugosti. Tr. seminara [On the spectrum of small oscillations of a continuously stratified fluid. Nonlinear problems of aerohydroelasticity. Workshop Workshop].
  47. Kazan, 1979, vol. 11, pp. 183-193.
  48. Temnov A.N. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Mashinostroyeniye - Proceedings of Higher Educational Institutions. Маchine Building, 1979, no. 7, pp. 149-151.
  49. Kopachevsky N.D., Temnov A.N. Zhurnal Vychislitel'noi Matematiki i Matematicheskoi Fiziki -Computational Mathematics and Mathematical Physics, 1986, vol. 26, no. 5, pp. 734-755.
  50. Akulenko L.D, Nesterov S.V. Izvestiya RAN, Mekhanika Tverdogo Tela - Mechanics of Solids, 1986, no. 1, pp. 27-36.
  51. Derendyaev N.V., Senyatkin V.A. Prikladnaya mekhanika i tekhnicheskaya fizika - Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 1984, no. 1, pp. 34-44.
  52. Bulatov V.V., Vladimirov Iu.V. Vnutrennie gravitatsionnye volny v neodnorodnykh sredakh [Internal gravitational waves in non-uniform environments].
  53. Moscow, Nauka Publ., 2005, 195 p.
  54. Temnov A.N., Cand. Sc. (Phys. & Math.), assoc. professor of the Spacecraft and Launch Vehicles Department, Bauman Moscow State Technical University. e-mail: antt45@mail.ru
  55. Win Ko Ko, Young researcher of the Spacecraft and Launch Vehicles Department, Bauman Moscow State Technical University. e-mail: win.c.latt@gmail.com