Abstract
Forced oscillations of a rectangular tank p artially filled with liquid are considered in this work. Two inclined screens are located in the tank as inserts. The system of Reynolds–averaged Navier–Stokes equations is solved numerically with the SST k - ω turbulence model. The volume of fluid (VOF) method is taken for simulation of gas–liquid interface. The problem is solved in two-dimensional statement. Unstructured triangular mesh converted to a fine structured rectangular mesh is used near the screens. A comparison of two turbulence models with experimental data is carried out, and the optimal model for the pressure loss coefficient calculation is chosen. The effect of the inserts inclination angle on the pressure loss coefficient is investigated at different values of the oscillation amplitude of the tank and different heights of the screen slats. It is obtained that the pressure loss coefficient dependence on the inclination angle at small Keulegan–Carpenter number has the local maximum depending on the oscillation amplitude and the geometric parameters of the screens. Comparison with the known analytical dependence of the pressure loss coefficient dependence on the inclination angle that obtained for the stationary flow through the inclined screen is conducted. It is found that this dependence needs to be verified for the case of oscillation tank at big screen inclination angle and small Keulegan–Carpenter number.
Highlights
Введение Одним из ключевых приложений задач динамики сосудов, частично заполненных жидкостью, является разработка эффективного демпфера вибраций различных конструкций: высотных зданий, нефтяных платформ
Forced oscillations of a rectangular tank partially filled with liquid are considered in this work
The effect of the inserts inclination angle on the pressure loss coefficient is investigated at different values of the oscillation amplitude of the tank and different heights of the screen slats
Summary
Рассмотрены вынужденные колебания сосуда прямоугольной формы, частично заполненного жидкостью. Исследовано влияние угла наклона вставок на коэффициент потерь давления при различных значениях амплитуды колебания сосуда и длин пластин решеток. В качестве такого эффективного демпфера могут использоваться резервуары, частично заполненные жидкостью, с частотой собственных колебаний жидкости, согласующейся с собственной частотой колебания конструкции (TLD – Tuned Liquid Damper). На основе численного моделирования уравнений Навье–Стокса исследуется влияние угла наклона решеток на коэффициент потерь давления при различных значениях амплитуды колебания сосуда и длин пластин решеток. В работе [4] на основе модели потенциального течения жидкости с учетом потерь давления потока при протекании через решетки получены распределения диссипации энергии системы от частоты колебаний сосуда. Как будет показано в представленной работе, используемая в работе [4] аналитическая зависимость коэффициента потерь давления от угла наклона решеток нуждается в уточнении.
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callMore From: Bulletin of the South Ural State University series "Mathematics. Mechanics. Physics"
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
