Für die Planung von Fertigungsprozessen in einem Raumlaboratorium sind die Kenntnisse des Schwingungsverhaltens von zylindrischen Flüssigkeitsbrücken von bestimmter praktischer Relevanz. Falls eine solche, zwischen zwei konzentrischen Scheiben befindliche Flüssigkeitsbrücke gestört wird, muß mit nachfolgenden Schwingungen und den daraus resultierenden Beeinträchtigungen von Experimenten sowie mit Qualitätseinbußen bei Fertigungsprozessen gerechnet werden. Beim Kristallwachstum verursacht der prozeßrelevante axiale Temperaturgradient auf Grund des Marangoni-Effekts die Wärmekonvektion in der Flüssigkeit. Bei höheren Marangoni-Zahlen kann es sogar zu Schwingungen der Flüssigkeitssäule kommen. Während der Rotation der Flüssigkeitssäule um ihre Längsachse können die Schwingungen durch die Wirkung eines zusätzlichen Wirbelrings reduziert werden. Für ein solches rotierendes System sind die Kenntnisse seines Schwingungsverhaltens bei verschiedenen Anregungsarten von praktischer Bedeutung, da hierbei wichtige Schlußfolgerungen hinsichtlich des physischen Verhaltens der Laborbesatzung oder des Betriebs verschiedener Maschinen abgeleitet werden können. Im Gegensatz zu den bisherigen Untersuchungen der Autoren über das Verhalten von rotierenden, reibungsfreien Flüssigkeitssäulen wird das Schwingungsverhalten einer axial angeregten viskosen Flüssigkeitssäule bei drei unterschiedlichen Anregungsmodi analytisch untersucht. Hierbei handelt es sich um die Synchronanregung der Flüssigkeitssäule durch eine phasengleiche axiale Anregung beider Scheiben mit den gleichen Amplituden. Bei der Gegenanregung werden die Scheiben den gleichen, jedoch phasenverschobenen Amplituden ausgesetzt. Im Falle der einseitigen Anregung wird nur die untere Scheibe axial angeregt. Die numerischen Auswertungen werden in Form der jeweiligen Resonanzkurven graphisch dargestellt und diskutiert. Alle Resonanzspitzen sind nur im Falle der einseitigen Anregung vorhanden. Bei den restlichen zwei Anregungsmodi erscheinen entweder die geraden oder die ungeraden Resonanzspitzen.
Viscous response of an anchored spinning liquid column to various axial excitations
Viskoses Verhalten einer abgespannten schnelldrehenden Flüssigkeitssäule bei verschiedenen axialen Anregungen
Acta Mechanica ; 116 , 1-4 ; 153-170
1996
18 Seiten, 7 Bilder, 35 Quellen
Article (Journal)
English
Raumfahrttechnik , Bewegungsgleichung , Randbedingung , partielle Differenzialgleichung , harmonische Schwingung , Schwingungsanregung , Flüssigkeit , Säule (Apparateteil) , Viskosität , Viskoelastizität , Resonanzfrequenz , Winkelgeschwindigkeit , Kinematik , Kinetik , Resonanzkurve , Schwingungsverhalten , Oberflächenspannung , Dichte (Masse) , Kristallwachstum , Drehbewegung , Weltraumfertigung , Scheitelwert , Bessel-Funktion , Weber-Zahl , Marangoni-Effekt
Response of an anchored frictionless rotating liquid column to various axial excitations.
Online Contents | 1996
|Response of a viscous liquid column with anchored edges to axial excitation
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|Response of a spinning liquid column to axial excitation
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|Transient response of a viscous and anchored liquid bridge to an axial pulse
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