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Modelo analítico y numérico de chapoteo en un tanque rectangular sometido a frenado

Autores: Bala, Oana-Maria; Doicin, Cristian Vasile; Cipu, Elena Corina

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Modelo analítico y numérico de chapoteo en un tanque rectangular sometido a frenado


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Movimiento
Ondas
Tanque de combustible
Ruido de chapoteo
Modelos matemáticos
Superficies libres

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 33

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento examina el movimiento de las ondas que ocurren en un tanque de combustible, tanto con como sin un rompeolas, cuando un automóvil viaja a una velocidad constante y luego frena bruscamente. Este fenómeno se conoce como ruido de chapoteo, y el documento presenta un análisis del movimiento de las superficies libres en relación con el nivel de ruido generado. El documento se centra en modelos matemáticos del flujo de fluidos para ambos tanques: uno sin soluciones técnicas para romper las olas y el otro con una solución para romper las olas. El modelo se construye en base a un conjunto de hipótesis iniciales sobre el flujo de fluidos dentro del tanque, desarrollando el potencial de velocidad en una serie de soluciones fundamentales y considerando las principales variables que afectan el fenómeno de chapoteo, como la profundidad del líquido, la geometría del tanque y la frecuencia y amplitud de la fuerza externa inicial que actúa sobre el tanque. El análisis del movimiento de la superficie libre se utiliza para encontrar la correlación con el sonido generado en el tanque. Las no linealidades que surgen del frenado repentino también se modelan y estudian numéricamente utilizando el software MATLAB. Siguiendo el modelo matemático, se implementó y probó una solución técnica de rompeolas, y se demostró que la amplitud del movimiento de la superficie libre se reduce a la mitad. Se podría desarrollar una investigación adicional sobre la correspondencia entre el movimiento de la superficie libre basado en el comportamiento de las energías potenciales en los dos casos.

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