شبیهسازی اثرات تیغه میراکننده بر میزان تلاطم در مخزن سوخت هواپیمای مدل

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

2 کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

چکیده

یکی از راه‌های متداول جهت جلوگیری از تلاطم در مخازن سوخت، استفاده از تیغه‌های میرا کننده در داخل مخازن است. در این تحقیق 5 نمونه مخزن، شامل مخزن بدون تیغه و مخزن با تیغه‌های میراکننده به شکل‌های مختلف به صورت سه بعدی مدل‌سازی شده‌‌است. در ادامه با اعمال شتاب گرانشی به مخزن، اثرات شکل تیغه‌های میراکننده بر میزان تلاطم و حرکت سیال درون مخزن سوخت با استفاده از روش عددی حجم سیال، تحلیل شده است و نتایج حاکی از میزان خطا کمتر از 4 درصد بین روش عددی و تجربی می‌باشد. بر اساس نتایج بدست آمده، سیال متلاطم پس از 35/0 ثانیه به یک پایداری نسبی می‌رسد، در حالیکه در مخزن بدون تیغه میرا‌کننده این پایداری نسبی بعد از زمان 1/1 ثانیه رخ می‌دهد. با توجه به نتایج، حرکت سوخت در حالت قرارگیری تیغه در قسمت تحتانی و میانی مخزن با توجه به ارتفاع کمتر تیغه نسبت به حالت قرارگیری با تیغه فوقانی در مخزن بیشتر است. بر اساس نتایج بدست آمده در حالت قرارگیری همزمان تیغه‌ها در قسمت تحتانی، میانی و فوقانی مخزن، سیال تلاطم کمتری ایجاد کرده و لوله سوخت در وضعیت بهتری نسبت به شکل تیغه‌ها در مخازن دیگر قرار گرفته‌است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ibrahim RA (2005) Liquid sloshing dynamics: Theory and applications. Cambridge University Press.

[2] Abramson HN, Silverman S (1966) Lateral sloshing in moving containers. NASA Special Publication, 106, 13.

[3] Cho J, Lee H, Ha S (2005) Finite element analysis of resonant sloshing response in 2-D baffled tank. J Sound Vib 288(4-5): 829-845.

[4] Hyun-Soo K, Young-Shin L (2008) Optimization design technique for reduction of sloshing by evolutionary methods. J Mech Sci Technol 22(1): 25-33.

[5] Panigrahy P, Saha U, Maity D (2009) Experimental studies on sloshing behavior due to horizontal movement of liquids in baffled tanks. Ocean Eng 36(3-4): 213-222.

[6] Wu CH, Chen BF (2009) Sloshing waves and resonance modes of fluid in a 3D tank by a time-independent finite difference method. Ocean Eng 36(6-7): 500-510.

[7] Koli GC, Kulkarni VV (2010) Simulation of fluid sloshing in a tank. In Proceedings of the World Congress on Engineering 2: 2078-0958.

[8] Fries N, Behruzi P, Arndt T, Winter M, Netter G, Renner U, Astrium Space Transportation (2012) Modelling of fluid motion in spacecraft propellant tanks-Sloshing. In Space Propulsion 2012 Conference 7-10.

[9] Firouz-Abadi R, Borhan-Panah M (2013) Sloshing analysis of flowing liquid in 3D tank using boundary elements method. J Press Vess-T ASME 135(2): 021301.

[10] Hwang SC, et al. (2016) Numerical simulations of sloshing flows with elastic baffles by using a particle-based fluid–structure interaction analysis method. Ocean Eng 118: 227-241.

[11] Goudarzi MA, PN Danesh (2016) Numerical investigation of a vertically baffled rectangular tank under seismic excitation. J Fluid Struct 61: 450-460.

[12] Wang W, et al. (2016) A numerical study of the effects of the T-shaped baffles on liquid sloshing in horizontal elliptical tanks. Ocean Eng 111: 543-568.

]13[ قاسمی، ب، مرعشی ح، خوشنود ع، فتحعلی م (2018)  بررسی عملکرد دینامیکی وسیله نقلیه تانکردار متأثر از تلاطم سیال درون مخزن با استفاده از روش شبیه‌سازی چند فیزیکی. مکانیک سازه­ها و شاره­ها 202-183 :(1)8.

]14[ سررشته­داری ع، شاه مردان م­، قرایی ر (2012) شبیه سازی عددی و ارزیابی تجربی تلاطم سطح آزاد مایع تحت تحریک عرضی در یک مخزن مستطیلی. مکانیک سازه­ها و شاره­ها    95-89 :(1)1.

[15] Nema PK (2014) Computational study of sloshing behavior in 3-D rectangular tank with and without baffle under seismic excitation. Doctoral Dissertation.

[16] Shreeharsha HV, hivakumar SSG, Mallikarjun SG (2017) Simulation of sloshing in rigid rectangular tank and a typical aircraft drop tank. Journal of Aeronautics & Aerospace Engineering 6: 186.