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Sobre o fenómeno de 'sloshing' de líquidos, a sua pertinência em engenharia, e o desafio da sua modelação





Sloshing diz respeito a qualquer movimento de uma superfície líquida livre dentro de um recipiente. É causada por perturbações em recipientes parcialmente preenchidos com líquidos. Dependendo do tipo de perturbação e da forma do recipiente, a superfície líquida livre pode evidenciar diferentes tipos de movimento, incluindo movimento simples planar, não planar, rotacional, irregular, simétrico, assimétrico, quase periódico e caótico. Ao interagir com seu recipiente elástico, ou sua estrutura de suporte, a superfície líquida livre pode exibir tipos fascinantes de movimento na forma de troca de energia entre os modos de interação. (...) O problema básico do sloshing de líquidos envolve a estimativa da distribuição da pressão hidrodinâmica, forças, momentos e frequências naturais da superfície do líquido livre. Esses parâmetros têm um efeito direto sobre a estabilidade dinâmica e o desempenho de containers móveis.


(...) Engenheiros civis e sismólogos têm vindo a estudar os efeitos do sloshing de líquidos nas grandes barragens, tanques de petróleo e torres de água elevadas, sujeitos a movimentos do solo. Eles também têm montado tanques de líquido nos telhados de edifícios de vários andares como um meio de controlar as oscilações dos mesmos durante terremotos. 

Desde o início da década de 1960, o problema da dinâmica de sloshing líquidos tem também sido uma grande preocupação para os engenheiros aeroespaciais que estudam a influência do combustível líquido sobre o desempenho de vôo dos veículos a jato, e novas áreas de atividades de pesquisa surgiram.




(...) A estabilidade dinâmica dos navios contendo gás natural liquefeito e de navios-tanque em geral são também eles problemas de interesse para os projetistas de tais sistemas. Em cidades populosas, os veículos de transporte de gasolina e outros líquidos inflamáveis são propensos a acidentes de capotamento ao entrar e sair das auto-estradas devido ao sloshing.

Em geral (...) o sloshing de líquidos consiste num problema matemático difícil de resolver analiticamente, uma vez que a condição de fronteira dinâmica na superfície livre é não linear e a posição da superfície livre varia com o tempo de uma maneira não conhecida a priori.

Fonte: Raouf A. Ibrahim, Liquid Sloshing Dynamics: Theory and Applications, Cambridge University Press, 2005

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