Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Волны Фарадея в подвижном сосуде и их механический аналог

Опубликовано: 02.12.2013

Авторы: Калиниченко В.А., Аунг Наинг Со 

Опубликовано в выпуске: #12(24)/2013

DOI: 10.18698/2308-6033-2013-12-1138

Раздел: Инженерные науки | Рубрика: Теоретическая механика. Проектирование механизмов и машин

Впервые экспериментально исследованы горизонтальные колебания прямоугольного сосуда с жидкостью, вызванные первой модой стоячих поверхностных гравитационных волн Фарадея. Проведено сравнение результатов экспериментов для случаев связанных горизонтальных колебаний сосуда и параметрического возбуждения волн при возбуждении волн Фарадея в неподвижном в горизонтальном направлении сосуде. Использована аналогия между движением маятника на тележке и связанными колебаниями жидкости в свободном сосуде при параметрическом возбуждении стоячих волн; рассмотрены резонансные колебания физического маятника и маятника на тележке около нижнего положения равновесия под действием вертикальных колебаний точки подвеса. Проведено сравнение опытных данных с результатами, полученными с использованием теоретической модели. Особое внимание в экспериментах уделено случаю связанных колебаний маятника на тележке, когда точка подвеса маятника имеет дополнительную степень свободы в горизонтальном направлении. Построена и численно исследована модель совместного движения систем; проведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными.


Литература
[1] Сретенский Л.Н. Теория волновых движений жидкости. Москва, Наука, 1977, 815 с.
[2] Ibrahim R.A. Liquid Sloshing dynamics: theory and applications. Cambridge Univ. Press, 2005, 948 p.
[3] Колесников К.С., Пожалостин А.А., Шкапов П.М. Задачи динамики гидромеханических систем в трудах кафедры теоретической механики имени профессора Н.Е. Жуковского. Вестник МГТУ. Сер. Естественные науки, 2012. Спец. вып. № 58, с. 15-30
[4] Акуленко Л.Д., Нестеров С.В. Параметрическое возбуждение колебаний тела с полостью, заполненной стратифицированной жидкостью. Известия РАН. Механика жидкости и газов, 1994, № 3, с. 53-60
[5] Калиниченко В.А. О разрушении волн Фарадея и формировании струйного всплеска. Известия РАН. Механика жидкости и газов, 2009, № 4, с. 112-122
[6] Chester W., Bones J.A. Resonant Oscillations of Water Waves. II. Experiment. Proc. R. Soc. Lond. A, 1968, vol. 306, pp. 23-39
[7] Bredmose H., Brocchini M., Peregrine D. H., Thais L. Experimental investigation and numerical modelling of steep forced water waves. J. Fluid Mech, 2003, vol. 490, pp. 217-249
[8] Сретенский Л.Н. Колебание жидкости в подвижном сосуде. Известия АН СССР. Отд. техн. наук, 1951, № 10, c. 1483-1494
[9] Herczynski A., Weidman P.D. Experiments on the periodic oscillation of free containers driven by liquid sloshing. J. Fluid Mech, 2012, vol. 693, pp. 216-242
[10] Калиниченко В.А., Секерж-Зенькович С.Я. О срыве параметрических колебаний жидкости. Известия РАН. Механика жидкости и газов, 2010, № 1, с. 128-136
[11] Калиниченко В.А., Нестеров С.В., Секерж-Зенькович С.Я., Чайковский А.А. Экспериментальное исследование поверхностных волн, возбуждаемых при резонансе Фарадея. Известия РАН. Механика жидкости и газов, 1995, № 1, с. 122-129
[12] Болотин В.В. О движении жидкости в колеблющемся сосуде. Прикладная математика и механика, 1956, т. 20, вып. 2, с. 293-294
[13] Benjamin T.B., Ursell F. The stability of the plane free surface of a liquid in vertical motion. Proc. Roy. Soc, 1954, vol. A225, no. 1165, pp. 505-515
[14] Miles J.W., Henderson D. Parametrically forced surface wave. Ann. Rev. Fluid Dyn. Palo Alto, Ca.: Annu. Revs Inc., 1990, vol. 22, pp. 143-165
[15] Боголюбов Н.Н., Митропольский Ю.А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. Москва, Наука, 1974, 504 с.
[16] Нестеров С.В. Параметрическое возбуждение волн на поверхности тяжелой жидкости. Морские гидрофиз. исследования, 1969, № 3(45), с. 87-97
[17] Xu X., Wiercigroch M. Approximate analytical solutions for oscillatory and rotational motion of a parametric pendulum. Nonlinear Dyn, 2007, vol. 47, no. 1-3. pp. 311-320