بررسي عددي و آزمايشگاهي ميرايي تلاطم در مخازن استوانه‌اي داراي بافل‌هاي حلقوي

Numerical and experimental investigation of sloshing damping in cylindrical container with annular baffles

در اين مقاله توانايي بافلها در افزايش ميرايي تلاطم به روش تئوري، عددي و آزمايشگاهي در اين تحقيق مورد بررسي قرار گرفته است. بافل‌ها اجزائي هستند كه به عنوان جدا‌كننده در مخازن حاوي سيال نصب شده و مشخصات ديناميكي تلاطم را تغيير مي‌دهند. هدف اصلي اين مطالعه آزمايشگاهي و عددي، بررسي اثر چيدمان بافل‌ها و پيشنهاد يك آرايش كاربردي جهت طراحي مخازن نگهداري سيال مي‌باشد. همچنين نتايج حاصل مي‌توانند به عنوان اساس مطالعات عددي و تئوري مورد استفاده قرار گيرند. جهت نيل به اين هدف يك بستر آزمايشگاهي براي مطالعه رفتار سيال متلاطم و خواص ميرايي تلاطم سيال در مخازن استوانه‌اي پرشده تا عمق دلخواه طراحي شده است. فركانس‌ها و ميرايي تلاطم محاسبه شده و پاسخ‌ها با ميرايي پيشبيني شده به روش عددي مقايسه شده است. نتايج حاصل نشان مي‌دهند كه چيدمان بافل‌هاي پيشنهادي اثر بسيار موثري بر ميرايي و فركانس‌هاي تلاطم داشته و نياز‌هاي پيشبيني شده طراحي را به شكل مطلوب برآورده مي‌سازد. تركيب جديدي از بافل‌هاي حلقوي جهت بررسي تلاطم سيال درون تانكر استفاده شده است و معادلات تحليلي حاكم حل شده و با نتايج آزمايشگاهي و حل عددي مقايسه شده است.

In this paper, the ability of baffles to increase the sloshing damping by theoretical, numerical and laboratory methods is investigated. The baffles are components that are installed as separators in fluid containers and change the dynamic properties of sloshing. The main objective of this experimental and numerical study is to investigate the effect of baffles layout and suggest a practical arrangement for designing fluid storage tanks. Also, the experimental results can be used as the basis of numerical studies and theory. To achieve this purpose, a laboratory setup was designed to study the fluid sloshing behavior and the properties of fluid damping in the cylindrical container filled to the arbitrary depth. Sloshing Frequencies and damping are calculated and the responses are compared with predicted damping by numerical method. The results show that the proposed baffle arrangement has a very effective influence on the damping and sloshing frequencies and satisfies the predicted design requirements in a desirable manner.