EFFECT OF BAFFLES ON SLOSHING MODULATED FORCES AND TORQUES DISTURBANCES REACTED TO GRAVITY GRADIENT DOMINATED ACCELERATIONS

摘要

The behavior of sloshing dynamics modulated fluid systems driven by the orbital accelerations including gravity gradient and jitter accelerations have been studied. Partially liquid-filled rotating dewar applicable to a full-scale Gravity Probe-B Spacecraft container with and without baffle are considered. Results show that slosh waves excited along the liquid-vapor interface induced by gravity gradient dominated orbital accelerations provide torsional moment with tidal motion of bubble oscillations in the rotating dewar. Fluctuations of slosh reaction forces and torques exerted on the dewar wall driven by the orbital accelerations are also investigated. Since the viscous force between a liquid-solid interface, and the surface tension force between a liquid-vapor-solid interface can greatly contribute to the damping effect of slosh wave excitation, a rotating dewar with baffle provides more areas of liquid-solid and liquid-vapor-solid interfaces than that of rotating dewar without the baffle. Results show that the damping effect provided by baffle reduces the amplitudes of slosh reactions forces and torques feedback from the fluids to the container, in particular, the components of fluctuations transverse to the direction of baffle.%L'étude porte sur le comportement dynamique de systèmes placés en orbite et contenant des fluides à surface libre, sous l'effet des accélérations orbitales, incluant l'effet du gradient de gravité et des perturbations d'accélération. On considère le cas d'un vase dewar partiellement rempli de liquide et en rotation, doté ou non d'un écran d'amortissement. Un tel cas est similaire à celui du réservoir d'un engin spatial réel de type "Gravity Probe-B". On trouve que l'onde générée à l'interface vapeur-liquide par les accélérations orbitales ainsi que par le gradient de gravité induit un moment de torsion accompagné d'un mouvement de bulles oscillantes. On étudie aussi les variations des forces et moments causés par ces ondes sur la paroi du dewar engendrées par les accélérations orbitales. On sait que les forces de viscosité à l'interface solide-fluide, ainsi que celles dues à la tension superficielle, aux interfaces liquide-vapeur-solide, peuvent contribuer de façon notable à l'amortissement des oscillations du liquide. Un dewar doté d'écrans bénéficie donc d'un plus grand nombre de ces interfaces qu'un dewar sans écrans. On trouve que l'amortissement dû aux écrans diminue les forces et moments induits par le liquide sur le contenant, notamment les variations des composantes normales aux écrans.