Гідропружні коливання оболонок обертання при комбінованих вертікальних та горизонтальних навантаженнях
Анотація
Функціювання сучасних конструкцій відбувається в умовах дії підвищених технологічних навантажень. Оболонки обертання відносяться до найбільш застосовних елементів конструкцій. Умови експлуатації таких елементів передбачають вплив оточуючого середовища, тобто функціювання конструкцій відбувається в умовах взаємодії пружних оболонкових елементів з рідиною або газом. В роботі розглянуто коливання пружної оболонки обертання, частково заповненої рідиною, за умови дії зовнішніх навантажень в вертикальному та горизонтальному напрямках одночасно. Вважалось, що рідина є ідеальною та нестисливою, а її рух під дією прикладених навантажень є безвихровим. Це дало змогу ввести потенціал швидкостей для обчислення тиску рідини на поверхні оболонки та для визначення функції, що описує рівня підйому вільної поверхні. На першому етапі визначені частоти а форми вільних коливань оболонки з рідиною. Ці частоти зазвичай поділяють на два відокремлені спектри: частоти коливань вільної поверхні та частоти коливань пружних стінок. Для числової реалізації використано метод граничних елементів. В цьому дослідженні встановлено, що для досить тонких пружних стінок резервуара фундаментальна частота при зв’язаних коливаннях може бути набагато меншою, ніж частота рідини в оболонці з жорсткими стінками. Зі збільшенням товщини стінки резервуара цей ефект стає незначним, а нижча частота коливань оболонки з рідиною наближається до частоти коливань рідини в жорсткому резервуарі. Другий етап дослідження пов'язаний із аналізом комбінованих горизонтальних та вертикальних навантажень. Розглянуто випадки, коли частоти навантажень є близькими до фундаментальної частоти плескань та до нижчої частоти коливань пружних стінок. Досліджено ефект параметричного резонансу. З’ясовано вплив наявності перегородок на рух оболонки з рідиною при вільних та вимушених коливаннях.
Завантаження
Посилання
/Посилання
Missouri C. Yu., Smetankina NV, Missouri E. Yu. Rational modeling of a hydroturbine cover for strength analysis. Visn. Nat. tech. KhPI University. Ser. Dynamics and strength of machines. 2019. № 1. S. 34–39. http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/44370 [in Ukrainian]
Ganchin EV, Rzhevskaya IE, Strelnikova EA Investigation of the dynamic characteristics of the impellers of rotary-vane hydraulic turbines when interacting with a liquid. Bulletin of Kharkiv National University, 2009. - № 847. - P. 79-86. http://mia.univer.kharkov.ua/11/30078.pdf [in Ukrainian]
Degtyarev KG, Strelnikova EA, Sheludko GA Computer modeling of wind turbine blades with optimal parameters / Visn. Kharkiv National University VN University Karazina. Series: Mathematical modeling. Information Technology. Automated control systems, No 19, 2012, P.81-86 http://mia.univer.kharkov.ua/19/30251.pdf [in Ukrainian]
Serikova E., Strelnikova E., Yakovlev V. Mathematical model of dangerous changing the groundwater level in Ukrainian industrial cities. Journal of Environment Protection and Sustainable Development. 2015. Vol.1. P. 86-90. URL: https://www.researchgate.net/publication/281784323 [in English]
Strelnikova E., Gnitko V., Krutchenko D., Naumemko Y. Free and forced vibrations of liquid storage tanks with baffles J. Modern Technology & Engineering Vol.3, No.1, 2018, pp.15-52 http://jomardpublishing.com/UploadFiles/Files/journals/JTME/V3No1/StrelnikovaE.pdf [in English]
Karaiev A., Strelnikova E. Liquid Sloshing in Circular Toroidal and Coaxial Cylindrical Shells. In: Ivanov V., Pavlenko I., Liaposhchenko O., Machado J., Edl M. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing III. DSMIE 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, 2020. Р.3-13. DOI: 10.1007/978-3-030-50491-5_1 [in English]
Degtyarev K.G., Gnitko V.I., Tonkonozhenko A.M. Computer simulation of the destructive load on the fuel tank. Bulletin of Kharkiv National University named after VN Karazin, series "Mathematical modeling. Information Technology. Automated control systems "N 1105, 2014, P.51-59. http://nbuv.gov.ua/UJRN/VKhIMAM_2014_1105_24_7 [in Ukrainian]
Behshad, A,. Shekari, M.: A boundary element study for evaluation of the effects of the rigid baffles on liquid sloshing in rigid containers. International Journal of Maritime Technology № 10, 2018, рр.45-54, DOI: 10.29252/ijmt.10.45 [in English]
Mohammad Yaghoub Abdollahzadeh Jamalabadi. Analytical Solution of Sloshing in a Cylindrical Tank with an Elastic Cover. Mathematics 2019, 7(11), 1070; https://doi.org/10.3390/math7111070 https://periodicals.karazin.ua/mia/issue/download/773/940 [in English]
Kryutchenko D. Modeling of fluid oscillations in prismatic tanks with cross partitions. Bulletin of Kharkiv National University named after VN Karazin, series "Mathematical modeling. Information Technology. Automated control systems "N 44, 2019, P. 43-50. https://doi.org/10.26565/2304-6201-2019-44-05 [in Ukrainian]
Wenyuan Wang, Quansheng Zang, Zhijun Wei, Zijian Guo, An isogeometric boundary element method for liquid sloshing in the horizontal eccentric annular tanks with multiple porous baffles, Ocean Engineering, Volume 189, 2019, 106367, https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.106367[in English]
Strelnikova E.A., Choudhary N., Kriutchenko D.V., Gnitko V.I., Tonkonozhenko A.M. Liquid vibrations in circular cylindrical tanks with and without baffles under horizontal and vertical excitations, Engineering Analysis with Boundary Elements, 2020, 120, pp. 13–27. DOI: 10.1016/j.enganabound.2020.07.024 [in English]
Naumenko V.V., Strelnikova H.A. Singular integral accuracy of calculations in two-dimensional problems using boundary element methods. Engineering analysis with boundary elements. №26, pp. 95-98, 2002. DOI: 10.1016/S0955-7997(01)00041-8 [in English]
Karaiev A., Strelnikova E. Singular integrals in axisymmetric problems of elastostatics. International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing., 2020, Vol. 11, № 1, 2050003. DOI: 10.1142/S1793962320500038 [in English]
Gnitko V., Degtyariov K., Karaiev A. and Strelnikova E. Multi-domain boundary element method for axisymmetric problems in potential theory and linear isotropic elasticity, WIT Transactions on Engineering Sciences, Vol. 122, WIT Press, pp.13-25, 2019. DOI: 10.2495/BE410021 [in English]
Raynovskyy, I.A., Timokha, A.N.: Sloshing in Upright Circular Containers: Theory, Analytical Solutions, and Applications. CRC Press/Taylor & Francis Group, (2020). 170 pp.. ISBN 9780367362898 [in English]
Ravnik, J., Strelnikova, E., Gnitko V., Degtyarev, K., Ogorodnyk,U., BEM and FEM analysis of fluid-structure interaction in a double tank, Engineering Analysis with Boundary Elements, 67, pp. 13-25, 2016. https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2016.02.006 [in English]
Ibrahim, R. A., Pilipchuk, V. N., and Ikeda, T. (March 1, 2001). "Recent Advances in Liquid Sloshing Dynamics." ASME. Appl. Mech. Rev. March 2001; 54(2): 133–199. https://doi.org/10.1115/1.3097293 [in English]
Місюра C. Ю., Сметанкіна Н. В., Місюра Є. Ю. Раціональне моделювання кришки гідротурбіни для аналізу міцності. Вісн. Нац. техн. ун-ту «ХПІ». Сер. Динаміка і міцність машин. 2019. № 1. С. 34–39. http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/44370
Ганчин Е.В., Ржевская И.Е., Стрельникова Е.А. Исследование динамических характеристик лопастей рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин при взаимодействии с жидкостью. Вісник Харківського національного університету, 2009. – № 847. – С. 79-86. http://mia.univer.kharkov.ua/11/30078.pdf
Дегтярев К.Г., Стрельникова Е. А., Шелудько Г. А. Компьютерное моделирование лопастей ветроустановок с оптимальными параметрами / Вісн. Харківського нац. ун-ту імені В.Н. Каразіна. Серія: Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління, No 19, 2012, С.81-86 http://mia.univer.kharkov.ua/19/30251.pdf
Serikova E., Strelnikova E., Yakovlev V. Mathematical model of dangerous changing the groundwater level in Ukrainian industrial cities. Journal of Environment Protection and Sustainable Development. 2015. Vol.1. P. 86-90. URL: https://www.researchgate.net/publication/281784323
Strelnikova E., Gnitko V., Krutchenko D., Naumemko Y. Free and forced vibrations of liquid storage tanks with baffles J. Modern Technology & Engineering Vol.3, No.1, 2018, pp.15-52 http://jomardpublishing.com/UploadFiles/Files/journals/JTME/V3No1/StrelnikovaE.pdf
Karaiev A., Strelnikova E. Liquid Sloshing in Circular Toroidal and Coaxial Cylindrical Shells. In: Ivanov V., Pavlenko I., Liaposhchenko O., Machado J., Edl M. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing III. DSMIE 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, 2020. Р.3-13. DOI: 10.1007/978-3-030-50491-5_1
Дегтярев К.Г., Гнитько В.И., Тонконоженко А.М. Компьютерное моделирование разрушающей нагрузки на топливный бак. Вісник Харківського національного університету імені ВН Каразіна, серія «Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління» N 1105, 2014, С.51-59. http://nbuv.gov.ua/UJRN/VKhIMAM_2014_1105_24_7
Behshad, A,. Shekari, M.: A boundary element study for evaluation of the effects of the rigid baffles on liquid sloshing in rigid containers. International Journal of Maritime Technology № 10, 2018, рр.45-54, DOI: 10.29252/ijmt.10.45.
Mohammad Yaghoub Abdollahzadeh Jamalabadi. Analytical Solution of Sloshing in a Cylindrical Tank with an Elastic Cover. Mathematics 2019, 7(11), 1070; https://doi.org/10.3390/math7111070
Крютченко Д. Моделювання коливань рідини в призматичних резервуарах з хрестовими перегородками. Вісник Харківського національного університету імені ВН Каразіна, серія «Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління» N 44, 2019, С. 43-50. https://doi.org/10.26565/2304-6201-2019-44-05
Wenyuan Wang, Quansheng Zang, Zhijun Wei, Zijian Guo, An isogeometric boundary element method for liquid sloshing in the horizontal eccentric annular tanks with multiple porous baffles, Ocean Engineering, Volume 189, 2019, 106367, https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.106367
Strelnikova E.A., Choudhary N., Kriutchenko D.V., Gnitko V.I., Tonkonozhenko A.M. Liquid vibrations in circular cylindrical tanks with and without baffles under horizontal and vertical excitations, Engineering Analysis with Boundary Elements, 2020, 120, pp. 13–27. DOI: 10.1016/j.enganabound.2020.07.024
Naumenko V.V., Strelnikova H.A. Singular integral accuracy of calculations in two-dimensional problems using boundary element methods. Engineering analysis with boundary elements. №26, pp. 95-98, 2002. DOI: 10.1016/S0955-7997(01)00041-8
Karaiev A., Strelnikova E. Singular integrals in axisymmetric problems of elastostatics. International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing. 2020 Vol. 11, № 1, 2050003. DOI: 10.1142/S1793962320500038
Gnitko V., Degtyariov K., Karaiev A. and Strelnikova E. Multi-domain boundary element method for axisymmetric problems in potential theory and linear isotropic elasticity, WIT Transactions on Engineering Sciences, Vol. 122, WIT Press, pp.13-25, 2019. DOI: 10.2495/BE410021
Raynovskyy, I.A., Timokha, A.N.: Sloshing in Upright Circular Containers: Theory, Analytical Solutions, and Applications. CRC Press/Taylor & Francis Group, (2020). 170 pp.. ISBN 9780367362898
Ravnik, J., Strelnikova, E., Gnitko V., Degtyarev, K., Ogorodnyk,U., BEM and FEM analysis of fluid-structure interaction in a double tank, Engineering Analysis with Boundary Elements, 67, pp. 13-25, 2016. https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2016.02.006
Ibrahim, R. A., Pilipchuk, V. N., and Ikeda, T. (March 1, 2001). "Recent Advances in Liquid Sloshing Dynamics." ASME. Appl. Mech. Rev. March 2001; 54(2): 133–199. https://doi.org/10.1115/1.3097293