КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ КОЛИВАНЬ ПРУЖНИХ КОАКСІАЛЬНИХ ОБОЛОНОК ОБЕРТАННЯ З УРАХУВАННЯМ ПЛЕСКАНЬ РІДИНИ
DOI:
https://doi.org/10.32782/mathematical-modelling/2024-7-1-5Ключові слова:
коаксіальні пружні оболонки, методи граничних та скінчених елементів, плескання рідиниАнотація
Головна мета дослідження полягає у розробленні ефективної комп’ютерної технології для оцінки власних частот коливань складених резервуарів із рідиною. Вивчаються власні коливання пружних конструкцій, складених із циліндричних і конічних оболонок, з'єднаних кільцями. Простір між оболонками заповнено ідеальною, нестисливою рідиною. Для числової симуляції використовуються методи заданих форм, граничних та скінченних елементів. Перевага запропонованого підходу полягає у можливості вивчення як вільних, так і вимушених коливань незаповнених та частково заповнених рідиною оболонок у рамках єдиної комп'ютерної технології. Розроблений метод дає змогу досліджувати коливання пружних оболонок як з урахуванням, так і без урахування плескань вільної поверхні. Спектральна гранична задача для коливань рідини в жорстких оболонках вирішується окремо. Базисні функції для визначення частот та форм, заповнених рідиною, оболонок обчислюються шляхом розв’язання сингулярних інтегральних рівнянь. Для оболонок обертання ці системи зводяться до одновимірних, де інтеграли обчислюються вздовж кривих та ламаних. Використані ефективні числові процедури для обчислення одновимірних інтегралів із логарифмічною особливістю та особливістю типу Коші. Розрахунки тестових задач продемонстрували високу точність та ефективність запропонованого методу. Новизна та практична цінність отриманих результатів полягають у можливості дослідження коливань паливних баків складної форми за різних умов польоту.
Посилання
Hudramovich V.S., Sirenko V.N., Klimenko D.V., Daniev Ju.F., Hart E.L. Development of the normative framework methodology for justifying the launcher structures resource of launch vehicles. Strength of Materials. 2019. 51(3). 333–340. https://link.springer.com/article/10.1007/s10778-009-0224-5.
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). 3–13. DOI: 10.1007/978-3-030-50491-5_1.
Gnitko V., Karaiev A., Degtyariov K., Strelnikova E. Singular boundary method in a free vibration analysis of compound liquid-filled shells, WIT Transactions on Engineering Sciences. 2019. 126. 189–200. DOI:10.2495/BE420171.
Smetankina N., Pak A., Mandrazhy O., Usatova O. & Vasiliev A. Modelling of Free Axisymmetric Vibrations of the Fluid-Filled Shells with Non-classical Boundary Interface Conditions,. In Int. Conference on Smart Technologies in Urban Engineering, Cham: Springer Nature Switzerland. 2023. 185–196. DOI:10.1007/978-3-031-46874-2_17
Choudhary N., Bora S.N. and Strelnikova E. Study on liquid sloshing in an annular rigid circular cylindrical tank with damping device placed in liquid domain. J. Vib. Eng. Tech. 2021. 9. 1–18. DOI:10.1007/s42417-021-00314-w.
Choudhary N., Kumar N., Strelnikova E., Gnitko V., Kriutchenko D., Degtyariov K. Liquid vibrations in cylindrical tanks with flexible membranes. Journal of King Saud University – Science. 2021. 33(8). 101589. DOI: org/10.1016/j.jksus.2021.101589.
Sierikova O., Strelnikova E., Kriutchenko D. Membrane installation in storage tanks for seismic loads impact protection. Acta Periodica Technologica. 2023. 54. 209–222. DOI: 10.2298/APT2354209S.
Sierikova O., Strelnikova E., Gnitko V. and Degtyarev K. Boundary Calculation Models for Elastic Properties Clarification of Three-dimensional Nanocomposites Based on the Combination of Finite and Boundary Element Methods, 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine. 2021. 351–356. DOI: 10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570086.
Balas O.-M., Doicin C.V. and Cipu E.C. Analytical and Numerical Model of Sloshing in a Rectangular Tank Subjected to a Braking. Mathematics. 2023. 11. 949–955. DOI: 10.3390/math11040949.
Liu J., Zang Q., Ye W., Lin G. High performance of sloshing problem in cylindrical tank with various barrels by isogeometric boundary element method, Engineering Analysis with Boundary Elements. 2020. 114. 148–165. DOI: 10.1016/j.enganabound.2020.02.014.
Sierikova O., Strelnikova E., Kriutchenko D., Gnitko V. Reducing Environmental Hazards of Prismatic Storage Tanks under Vibrations. WSEAS Transactions on Circuits and Systems. 2022. 21. 249–257. DOI: 10.37394/23201.2022.21.27.
Zhang Z., Tao A.F., Wu Q.R., Xie Y.H. Review on the Progress and Issues in Liquid Tank Sloshing of Ships, China Ocean Engineering. 2023. 37(5). 709–724. DOI: 10.1007/s13344-023-0060-0.
Gnitko, V., Naumenko, V., Rozova, L. Strelnikova, E. Multi-Domain Boundary Element Method for Liquid Sloshing Analysis of Tanks with Baffles. J. of Basic and Appl. Research Int. 2016. 17(1). 75–87. ISSN: 2395-3438 (P), ISSN: 2395-3446 (O).
Shu C. An efficient approach for free vibration analysis of conical shells. Int. J. Mech. Sci. 1996. 38(8-9). 935–949. DOI: 10.1016/0020-7403(95)00096-8.
Gavrilyuk I., Hermann M., Lukovsky I., Solodun O., Timokha A. Natural Sloshing frequencies in Truncated Conical Tanks, Engineering Computations. 2008. 25(6). 518–540. DOI: 10.1108/02644400810891535.
