슬로시 역학

Slosh dynamics
"Slosh"는 여기서 리다이렉트 됩니다.폭풍 해일 모델은 허리케인으로부터 바다, 호수 및 육지 해일(Overland Surge from Hurkanees)을 참조하십시오.인쇄 기호는 백슬래시를 참조하십시오.
피칭 동작 중인 유람선 수영장에서 물이 찰싹찰싹 흐른다.

유체역학에서 슬러시는 다른 물체 안에서 액체가 움직이는 것을 말합니다(일반적으로 운동도 진행 중입니다).

엄밀히 말하면, 액체는 슬로시 다이내믹스 문제를 구성하기 위해 자유로운 표면을 가지고 있어야 하며, 여기서 액체의 다이내믹스가 용기와 상호작용하여 시스템 다이내믹스를 [1]크게 바꿀 수 있습니다.중요한 예로는 우주선 탱크와 로켓(특히 상단)에서의 추진제 슬로시, 액체(예: 석유와 가솔린)를 운반하는 선박과 트럭에서의 자유 표면 효과(화물 슬로시) 등이 있다.하지만, 완전히 채워진 탱크에서 액체 운동을 "연료 슬러시"[not verified in body]라고 부르는 것이 보편화되었습니다.

이러한 움직임은 "관성파"로 특징지어지며 우주선 역학에 중요한 영향을 미칠 수 있다.액체 [2][3]슬러시를 설명하기 위해 광범위한 수학적 및 경험적 관계가 도출되었습니다.이러한 유형의 분석은 일반적으로 유체-구조 상호작용 문제를 해결하기 위해 계산 유체 역학 및 유한 요소 방법을 사용하여 수행되며, 특히 고체 용기가 유연한 경우 더욱 그러하다.관련된 유체역학 비차원 파라미터는 본드수, 웨버수 및 레이놀즈수를 포함한다.

유리컵에 물이 찰랑찰랑하다

슬로시는 우주선,[4] 선박,[3] 일부 육상 차량 및 일부 항공기에 중요한 효과이다.슬러시는 팔콘 1초간의 시험 비행 이상에 영향을 미쳤으며, 근지구 소행성 랑데부(NEAR Shoemaker) 위성의 재난에[5] 가까운 것을 포함한 다양한 다른 우주선 이상에 연루되었다.

우주선 효과

미소 중력의[6][7] 액체 슬러시는 우주선, 가장 일반적으로 지구 궤도를 도는 위성들과 관련이 있으며 액체 슬러그의 모양(따라서 고유값)을 바꿀 수 있는 액체 표면 장력을 고려해야 합니다.일반적으로 위성 질량의 상당 부분은 생명 시작(BOL) 부근의 액체 추진제이며, 슬로시는 여러 가지 면에서 위성 성능에 악영향을 미칠 수 있다.예를 들어, 추진제 슬로시는 종종 지터라고 불리는 우주선 자세의 불확실성을 가져올 수 있습니다.유사한 현상은 보고 진동을 일으킬 수 있고 우주선의 구조적 고장을 초래할 수 있습니다.

또 다른 예는 특히 슬로시와 너테이션 사이의 공명이나 회전 관성에 악영향을 미칠 수 있는 회전 위성의[8] 경우 우주선의 자세 제어 시스템(ACS)과의 문제적인 상호작용이다.이러한 위험성 때문에 1960년대에 미국항공우주국(NASA)은 우주선 탱크의 액체 슬러시를 광범위하게[9] 연구했고, 1990년대에 NASA는 우주왕복선에서 미드덱 0-중력역학 실험에[10] 착수했다.유럽우주국은 SLOHSAT의 발사와 함께 이러한 조사를[11][12][13][14] 진전시켰다.1980년 이후 대부분의 회전하는 우주선은 Applied Dynamics Laboratories 드롭 타워에서 서브스케일 [15]모델을 사용하여 테스트되었습니다.사우스웨스트 연구소도 많은 공헌을 하고[16] 있지만, 학계와 산업계에서는 연구가 널리[17] 행해지고 있다.

우주 추진제 저장고의 슬로시 효과에 대한 연구가 계속되고 있다.위해"추진제 정착의 이해와 찰랑거리다"을 향상시키기 위해 2009년 10월, 공군과 미국을 발사할 동맹(ULA)은 DMSP-18 위성 발사에 관한 한정자가 지정된 켄타우로스 윗단에,"DMSP-18의 가벼운 무게 남아 있는 LO2과 LH2 추진제, 281만 2천파운드(5400kg)수 있도록 하는 실험on-orbit 시위 공연을 했다.%온오빗 테스트에 사용할 수 있습니다.우주선의 임무 연장은 계획된 궤도 분사가 [18]실행되기 2.4시간 전에 이루어졌다.

NASA의 Launch Services Program은 파트너와 함께 두 가지 슬로시 유체 역학 실험(CREOTE 및 SPERS-Slosh)[19]을 진행 중입니다.ULA는 2012-2014년[20] 프로젝트 CREOTE와 함께 극저온 유체 관리에 대한 추가적인 소규모 시연회를 계획하고 있으며,[20] 이에 따라 2015년 NASA의 주력 기술 시연 프로그램에 따라 ULA의 대규모 극저온 추진제 저장소 시험이 실시되었다.플로리다 공과대학과 매사추세츠 공과대학과 SPERS-Slosh는 국제우주정거장에 있는 SPERS 테스트베드를 통해 액체들이 어떻게 극미중력으로 용기 안에서 움직이는지 조사할 것이다.

도로 탱크 차량의 슬러싱

액체 슬러싱은 고속도로 탱크 차량의 방향 역학 및 안전 성능에 매우 부정적인 [21]영향을 미칩니다.조향 및/또는 제동 기술 하에서의 탱크 내 액체 화물 진동에서 발생하는 유체 역학적 힘과 모멘트는 부분적으로 채워진 탱크 [22][23][24]차량의 안정성 한계와 제어성을 감소시킨다.배플과 같은 슬로시 방지 장치는 탱크 [25]차량의 방향 성능 및 안정성에 대한 역액 슬로시 효과를 제한하기 위해 널리 사용됩니다.유조선은 암모니아, 가솔린, 연료유 등 위험한 액체성분을 운반하는 경우가 대부분이기 때문에 부분적으로 채워진 액체화물차의 안정성이 매우 중요하다.타원형 탱크, 직사각형, 변형된 타원형 및 일반 탱크 형태와 같은 연료 탱크의 최적화 및 슬로싱 감소 기법은 수치, 분석 및 아날로그 분석을 사용하여 다양한 주입 수준에서 수행되었다.이러한 연구의 대부분은 단면의 영향은 완전히 [26]무시되는 반면 슬러싱에 대한 배플의 효과에 초점을 맞추고 있다.

블러드하운드 LSR 1,000mph 프로젝트 카는 방향 불안정, 로켓 추력 변화, 심지어 산화제 탱크 [27]손상을 방지하기 위해 특수 냉각식 산화제 탱크가 필요한 액체 연료 로켓을 사용합니다.

실용적 효과

화물, 물 밸러스트 또는 기타 액체(예: 누출 또는 화재 진압으로 인한)를 슬로싱 또는 이동시키면 자유 표면 효과로 인해 선박에 심각한 전복 사고가 발생할 수 있으며, 이는 트럭과 항공기에도 영향을 미칠 수 있습니다.

슬로시의 효과는 롤러 하키 공의 바운스를 제한하기 위해 사용됩니다.워터 슬러시는 공의 반발[28] 높이를 크게 줄일 수 있지만, 약간의 액체는 공명 효과로 이어지는 것으로 보입니다.롤러 하키에서 흔히 볼 수 있는 많은 공들은 바운스 높이를 낮추기 위해 물을 포함하고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 세이체(Seiche)는 호수 및 기타 제한된 수역에 영향을 미치는 현상이다.
  • 스플래시(유체역학), 기타 자유 표면 현상
  • 성공 비산, 의료용 신호음

레퍼런스

  1. ^ 모이세예프, N.N. & V.V.루미얀세프"유체를 포함한 신체의 동적 안정성"Springer-Verlag, 1968년
  2. ^ Ibrahim, Raouf A. (2005). Liquid Sloshing Dynamics: Theory and Applications. Cambridge University Press. ISBN 978-0521838856.
  3. ^ a b Faltinsen, Odd M.; Timokha, Alexander N. (2009). Sloshing. Cambridge University press. ISBN 978-0521881111.
  4. ^ Reyhanoglu, M. (23–25 June 2003). Maneuvering control problems for a spacecraft with unactuated fuel slosh dynamics. IEEE Conference on Control Applications. Vol. 1. Istanbul: IEEE. pp. 695–699. doi:10.1109/CCA.2003.1223522.
  5. ^ Veldman, A. E. P.; Gerrits, J.; Luppes, R.; Helder, J. A.; Vreeburg, J. P. B. (2007). "The numerical simulation of liquid sloshing on board spacecraft". Journal of Computational Physics. 224 (1): 82–99. doi:10.1016/j.jcp.2006.12.020.
  6. ^ 몬티, R. "미세중력의 유체물리학", CRC, 2002.
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  8. ^ 휴버트, C. "액체를 탑재한 회전하는 우주선의 행동"NASA GSFC 심포지엄, 2003.
  9. ^ 에이브람슨, H.N. "움직이는 컨테이너 안의 액체의 동적 거동." NASA SP-106, 1966.
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  11. ^ Vreeburg, J.P.B. "SLOHSAT FLEVO의 측정 상태", IAC-05-C1.2.09, 2005년 10월
  12. ^ Prins, J.J.M. "SLOHSAT FLEVO 프로젝트, 비행 및 교훈", IAC-05-B5.3./B5.5.05, 2005년 10월
  13. ^ 러프스, R&J.A.헬더 & A.E.P. 벨드먼"미세중력의 액체 슬러싱", IAC-05-A2.2.07, 2005년 10월
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  25. ^ Kolaei, Amir; Rakheja, Subhash; Richard, Marc J. (2015-01-31). "A coupled multimodal and boundary-element method for analysis of anti-slosh effectiveness of partial baffles in a partly-filled container". Computers & Fluids. 107: 43–58. doi:10.1016/j.compfluid.2014.10.013.
  26. ^ Talebitooti, R.; shojaeefard, M.H.; Yarmohammadisatri, Sadegh (2015). "Shape design optimization of cylindrical tank using b-spline curves". Computer & Fluids. 109: 100–112. doi:10.1016/j.compfluid.2014.12.004.
  27. ^ "29, the Importance of Slosh and Slam". 2012-06-29.
  28. ^ 롤러하키용 스포츠볼, 미국 특허 5516098, 1996년 5월 14일, 제프리 아이엘로.

기타 참고 자료