Liquid oscillations in a prolate spheroidal container

Summary

Free and forced oscillations of a frictionless liquid with a free surface in prolate spheroidal container geometries are investigated analytically. The container geometries treated here include all types of annular sectorial and truncated spheroids for which the natural frequencies of the sloshing liquid were determined. For a partially filled simple prolate spheroidal container the natural frequencies were evaluated numerically for different slenderness ratios and compared for a particular container with experimental results. The agreement of test data with the theoretical results is quite good. Equivalent cylindrical containers which exhibit equal liquid surface area and equal volume as the liquid in a spheroid show also good results and could be employed for design work of space vehicles.

Übersicht

Es wurden in annular-sektoriellen Sphäroidbehältern, die teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, freie und erzwungene Schwingungen untersucht. Dabei wurden die Eigenfrequenzen der Flüssigkeit und ihre Antwort auf Translationsanregung für verschiedene Schlankheitsgrade des Sphäroids bestimmt. Für die Flüssigkeit in einem einfachen Sphäroid wurden die Eigenfrequenzen gemessen. Sie zeigen gute Übereinstimmung mit den theoretischen Ergebnissen. Das Schwappen in äquivalenten zylindrischen Behältern mit gleicher freier Oberfläche und gleichem Flüssigkeitsvolumen stimmt gut mit dem in einem Sphäroid überein, so daß die Ergebnisse eines Zylindertanks für den Entwurf von Raumflugkörpern mit Sphäroidbehältern benutzt werden können.