Estudio del Fenómeno de Sloshing y diseño de dispositivos atenuadores para sistemas de almacenamiento de vehículos espaciales

Abstract

El objetivo general del trabajo consiste en el estudio analítico, numérico y experimental de dispositivos pasivos que eliminen o minimicen los efectos negativos del fenómeno de sloshing (oleaje) dentro de recipientes contenedores de líquidos. En particular, el estudio se centra en tanques de vehículos lanzadores y cohetes de combustible líquido para uso civil. Dentro del objetivo general, podemos diferenciar distintos objetivos particulares que serán tomados en consideración: 1. Caracterizar mediante el estudio y análisis de las ecuaciones dinámicas los fenómenos físicos que se desarrollan dentro de contenedores líquidos cuando estos son apartados de la posición de equilibrio para estudiar los efectos negativos que el desarrollo del fenómeno trae aparejado a sistemas acoplados entre fluidos y estructuras como lo es el que se propone para el estudio. 2. Implementar modelos teóricos simplificados para predecir el comportamiento de la superficie libre y la obtención de las frecuencias naturales de sloshing del líquido confinado en un recipiente que represente al taque del caso bajo estudio. 3. Proponer y estudiar soluciones a implementar para mitigar de la forma más eficiente posible el fenómeno de sloshing, analizando parámetros como por ejemplo el factor de amortiguamiento necesario, etc. 4. Desarrollar un modelo mecánico equivalente con el fin de obtener las respuestas del sistema cuando es perturbado externamente y así poder determinar parámetros de interés para el diseño como fuerzas, momentos, corrimientos del centro de gravedad del sistema, entre otros. 5. Comparar los resultados de los modelos mecánico lineal y analíticos con los de modelos computacionales en CFD desarrollados en el Grupo Fluidodinámica Computacional, y comparar estos resultados con los obtenidos de forma analítica para poder obtener conclusiones que nos permitan realizar mejoraras y/o correcciones en los diseños desarrollados. 6. Planificar y llevar a cabo ensayos y experiencias de laboratorio para comparar resultados con los restantes modelos estudiados (analítico y numérico computacional) a fin de lograr arribar a un diseño final para su implementación.