МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО СЛОЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ В КАНАЛЕ С УПРУГОЙ СТЕНКОЙ

  • Авторы: Агеев РВ1, Кузнецова ЕЛ2, Куликов НИ2, Могилевич ЛИ1, Попов ВС3
  • Учреждения:
    1. Поволжский филиал Московского государственного университета путей сообщения
    2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
    3. Саратовский государственный технический университет имени Ю.А. Гагарина
  • Выпуск: № 3 (2014)
  • Страницы: 17-35
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://ered.pstu.ru/index.php/mechanics/article/view/289
  • DOI: https://doi.org/10.15593/perm.mech/2014.3.02
  • Цитировать

Аннотация


Поставлена и аналитически решена задача гидроупругости пластины, образующей стенку щелевого канала с пульсирующим слоем вязкой несжимаемой жидкости при заданном гармони- ческом законе пульсации давления на его торце в плоской постановке. Поставленная краевая задача представляет собой нелинейную связанную систему уравнений Навье-Стокса для слоя вязкой несжимаемой жидкости и уравнения динамики пластины (балки-полоски). В качестве краевых условий выступают условия прилипания жидкости к непроницаемым стенкам канала, условия свободного истечения жидкости на торцах канала и условия шарнирного опирания пла- стины - стенки канала. Сформирован комплекс безразмерных переменных рассматриваемой задачи и выделены малые параметры задачи. В качестве малых параметров выбраны относи- тельная толщина слоя жидкости и относительная амплитуда прогиба пластины. Рассматривая асимптотические разложения по выделенным малым параметрам задачи, осуществили ее ли- неаризацию методом возмущений. Решение линеаризованной задачи проведено методом за- данных форм для режима установившихся гармонических колебаний. При этом на основании граничных условий для пластины-стенки канала форма ее прогиба задана в виде рядов по три- гонометрическим функциям от продольной координаты. Найдены закон прогиба упругой стенки канала и распределения гидродинамических параметров в жидкости. Получены частотозависи- мые функции распределения амплитуд прогиба и динамического давления вдоль канала и часто- тозависимые функции распределения фазового сдвига прогиба стенки и давления в канале от- носительно исходного возмущения на торце. На основе расчетов показано, что резонансные колебания упругой стенки канала, возбуждаемые незначительными пульсациями давления на его торце, могут вызывать существенные изменения динамического давления и являться основ- ной причиной вибрационной кавитации в жидкости.

Об авторах

Р В Агеев

Поволжский филиал Московского государственного университета путей сообщения

Email: arvbs@mail.ru
1a, Astrakhanskaya str., 410790, Saratov, Russian Federation

Е Л Кузнецова

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Email: lareyna@mail.ru
4, Volokolamskoye shosse, 125993, A-80, GSP-3, Moscow, Russian Federation

Н И Куликов

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Email: nik@mai.ru
4, Volokolamskoye shosse, 125993, A-80, GSP-3, Moscow, Russian Federation

Л И Могилевич

Поволжский филиал Московского государственного университета путей сообщения

Email: mogilevich@sgu.ru
1a, Astrakhanskaya str., 410790, Saratov, Russian Federation

В С Попов

Саратовский государственный технический университет имени Ю.А. Гагарина

Email: vic_p@bk.ru
77, Politekhnicheskaya str., 410054, Saratov, Russian Federation

Список литературы

  1. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. - М.: Машино-строение, 1971. - 672 с.
  2. Идельчик И.Е. Аэродинамика промышленных аппаратов. - М.; Л.: Энергия, 1964. - 289 с.
  3. Александров В.Ю., Климовский К.К., Маслов Д.А. Движение жидкости в канале с изменением ее массы // Изв. РАН. Энергети-ка. - 2011. - № 1. - С. 88-94.
  4. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - М.: Дрофа, 2003. - 840 с.
  5. Слезкин Н.А. Динамика вязкой несжимаемой жидкости. - М.: Гостехиздат, 1955. - 520 с.
  6. Иванченко Н.Н., Скурдин А.А., Никитин М.Д. Кавитационные разрушения дизелей. - Л.: Машиностроение, 1970. - 152 с.
  7. Индейцев Д.А., Полипанов И.С., Соколов С.К. Расчет кавитаци-онного ресурса втулки судовых двигателей // Проблемы машино-строения и надежности машин. - 1994. - № 4. - С. 59-64.
  8. Akcabay D.T., Young Y.L. Hydroelastic response and energy har-vesting potential of flexible piezoelectric beams in viscous flow // Physics of Fluids. - 2012. - Vol. 24. - Iss. 5.
  9. Маркина Н.Л., Ревизников Д.Л., Черкасов С.Г. Исследование ка-витационных процессов в канале переменного сечения // Изв. РАН. Энергетика. - 2012. - № 1. - С. 109-118.
  10. Mogilevich L.I., Popov V.S. Investigation of the interaction between a viscous incompressible fluid layer and walls of a channel formed by coaxial vibrating discs // Fluid Dynamics. - 2011. - Vol. 46. - No. 3. - P. 375-388.
  11. Mogilevich L.I., Popov V.S., Popova A.A., Dynamics of inter¬action of elastic elements of a vibrating machine with the compressed liquid layer lying between them // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. - 2010. - Vol. 39. - No. 4. - P. 322-331.
  12. Ageev R.V., Mogilevich L.I., Popov V.S. Vibrations of the Walls of a Slot Channel with a Viscous Fluid Formed by Three_Layer and Solid Disks // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. - 2014. - Vol. 43. - No. 1. - P. 1-8.
  13. Amabili M. Vibrations of circular plates resting on a sloshing liquid: Solution of the fully coupled problem // Journal of Sound and Vibra-tion. - 2001. - Vol. 245. - Iss. 2. - P. 261-283.
  14. Askari E., Jeong K.-H., Amabili M. Hydroelastic vibration of circular plates immersed in a liquid-filled container with free surface // Journal of Sound and Vibration. - 2013. - Vol. 332. - Iss. 12. - P. 3064-3085.
  15. Veklich N.A. Equation of Small Transverse Vibrations of an Elastic Pipeline Filled with a Transported Fluid // Mechanics of Solids. - 2013. - Vol. 48. - No. 6. - P. 673-681.
  16. Аэрогидроупругость конструкций / А.Г. Горшков, В.И. Морозов, А.Т. Пономарев, Ф.Н. Шклярчук. - М.: Физматлит, 2000.
  17. Van Dyke, M. Perturbation methods in fluid mechanics // The Para-bolic Press, Stanford, Calif., 1975.

Статистика

Просмотры

Аннотация - 198

PDF (Russian) - 157

Cited-By


PlumX


© Агеев Р.В., Кузнецова Е.Л., Куликов Н.И., Могилевич Л.И., Попов В.С., 2014

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах