Studien von angewandten Mathematikern der University of Surrey helfen dabei, Möglichkeiten zu finden, das Schwappen von Flüssigkeiten in Tanks zu reduzieren.
Leitbleche verlangsamen die Flüssigkeitsbewegung, indem sie ihren Fluss umlenken. Die Untersuchung ergab, dass zwei oder drei poröse Leitbleche, die einen Tank unterteilen, das Schwappen besser beruhigen als ein einzelner Abscheider, aber die Rendite nimmt ab, je mehr Leitbleche hinzugefügt werden. Das Papier ist veröffentlicht im Zeitschrift für Ingenieurmathematik.
Die Erkenntnisse und das verbesserte Verständnis darüber, wie sich äußere Bewegungen auf das Schwappen von Flüssigkeiten auswirken, könnten Mathematikern und Ingenieuren dabei helfen, bessere Tanker für den Transport von Flüssigkeiten an Land oder auf See zu konstruieren.
Die Erkenntnisse könnten auch in abgestimmten Flüssigkeitsdämpfern zum Einsatz kommen, die das Schwanken von Wolkenkratzern bei Erdbeben und starkem Wind reduzieren.
Dr. Matthew Turner, Mathematiker an der University of Surrey und Experte für Fluiddynamik, der die Forschung mithilfe mathematischer Modellierung durchführte, sagte: „Schwappende Flüssigkeiten können die Sicherheit und Effizienz beeinträchtigen. Wenn beispielsweise ein Tanker, der Flüssigkeiten auf der Straße transportiert, plötzlich anhält, ist das extrem.“ Die Bewegung der Flüssigkeit im Inneren des Tankers könnte das Fahrzeug vorwärts bewegen, und instabile Treibstoffladungen in einer Weltraumrakete könnten katastrophale Folgen haben. In einen Tank eingesetzte poröse Leitbleche können dabei helfen, Ladungen zu stabilisieren und das Schwappen zu reduzieren. Unsere Forschung hilft zu klären, wie viele es sich lohnt, zu verwenden.“
Jane Nicholson, Leiterin der Forschungsbasis des EPSRC, sagte: „Diese Grundlagenforschung zeigt die potenziellen Auswirkungen der Mathematikforschung als Ergebnis unserer kleinen Zuschussinvestitionen in die Mathematikwissenschaften. Sie basiert auf realen Anwendungen, um einen sichereren und effizienteren Transport zu gewährleisten.“ von Flüssigkeiten und wird neue Lösungen in einer Vielzahl von Branchen bringen.“
Als nächstes möchte Dr. Turner untersuchen, ob eine aktive Variation der Porosität der Leitbleche weitere Vorteile bieten könnte: „Ein Mechanismus, der die Strömungsgeschwindigkeit durch das Leitblech steuert, könnte uns bei der Optimierung von Designs helfen. Er könnte auch beim Entwurf von Wellenenergiekonvertern hilfreich sein.“
Mehr Informationen:
MR Turner, Dynamisches Schwappen in einem rechteckigen Gefäß mit porösen Leitblechen, Zeitschrift für Ingenieurmathematik (2024). DOI: 10.1007/s10665-024-10333-7