Slosh dynamics
પ્રવાહી ગતિશીલતામાં, સ્લોશ એ અન્ય પદાર્થની અંદર પ્રવાહીની હિલચાલનો સંદર્ભ આપે છે (જે સામાન્ય રીતે ગતિમાં પણ હોય છે). કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, પ્રવાહીમાં સ્લોશ ગતિશીલતા સમસ્યાની રચના કરવા માટે મુક્ત સપાટી હોવી આવશ્યક છે, જ્યાં પ્રવાહીની ગતિશીલતા સિસ્ટમની ગતિશીલતામાં નોંધપાત્ર ફેરફાર કરવા માટે કન્ટેનર સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે. મહત્વના ઉદાહરણોમાં અવકાશયાનની ટાંકીઓ અને રોકેટ (ખાસ કરીને ઉપલા તબક્કા) માં પ્રોપેલન્ટ સ્લોશ અને પ્રવાહી પરિવહન કરતા જહાજો અને ટ્રકોમાં મુક્ત સપાટી અસર (કાર્ગો સ્લોશ) (ઉદાહરણ તરીકે તેલ અને ગેસોલિન) નો સમાવેશ થાય છે. જો કે, સંપૂર્ણપણે ભરેલી ટાંકીમાં પ્રવાહી ગતિનો ઉલ્લેખ કરવો સામાન્ય બની ગયો છે, એટલે કે. મુક્ત સપાટી વિના, "ફ્યુઅલ સ્લોશ" તરીકે. આવી ગતિને "જડતા તરંગો" દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે અને તે ભ્રમણકક્ષા ગતિશીલતામાં મહત્વપૂર્ણ અસર કરી શકે છે. લિક્વિડ સ્લોશનું વર્ણન કરવા માટે વ્યાપક ગાણિતિક અને પ્રયોગમૂલક સંબંધો મેળવવામાં આવ્યા છે. આ પ્રકારના વિશ્લેષણ સામાન્ય રીતે પ્રવાહી-માળખાની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સમસ્યાને ઉકેલવા માટે કોમ્પ્યુટેશનલ પ્રવાહી ગતિશીલતા અને મર્યાદિત તત્વ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે, ખાસ કરીને જો ઘન પાત્ર લવચીક હોય. સંબંધિત પ્રવાહી ગતિશીલતા બિન-પરિમાણીય પરિમાણોમાં બોન્ડ નંબર, વેબર નંબર અને રેનોલ્ડ્સ નંબરનો સમાવેશ થાય છે. અવકાશયાન, જહાજો, કેટલાક જમીન પરના વાહનો અને કેટલાક વિમાનો માટે સ્લોશ એક મહત્વપૂર્ણ અસર છે. સ્લોશ એ ફાલ્કન 1 સેકન્ડ ટેસ્ટ ફ્લાઇટ વિસંગતતામાં એક પરિબળ હતું, અને અન્ય વિવિધ અવકાશયાન વિસંગતતાઓમાં સામેલ કરવામાં આવ્યું છે, જેમાં નિયર અર્થ એસ્ટરોઇડ રેન્ડેઝવસ (NEAR શૂમેકર) ઉપગ્રહ સાથે નજીકની આપત્તિ સામેલ છે. સ્પેસક્રાફ્ટની અસરો માઇક્રોગ્રેવિટીમાં લિક્વિડ સ્લોશ અવકાશયાન સાથે સંબંધિત છે, સૌથી સામાન્ય રીતે પૃથ્વીની પરિક્રમા કરતા ઉપગ્રહો, અને પ્રવાહી સપાટીના તણાવને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે જે પ્રવાહી સ્લગના આકાર (અને આમ આઈગનવેલ્યુઝ) ને બદલી શકે છે. સામાન્ય રીતે, ઉપગ્રહના જથ્થાનો મોટો ભાગ જીવનની શરૂઆત (બી. ઓ. એલ.) પર/તેની નજીક પ્રવાહી પ્રોપેલન્ટ હોય છે, અને સ્લોશ ઉપગ્રહની કામગીરીને ઘણી રીતે પ્રતિકૂળ અસર કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રોપેલન્ટ સ્લોશ અવકાશયાનના વલણ (પોઇન્ટિંગ) માં અનિશ્ચિતતા લાવી શકે છે જેને ઘણીવાર ઝાટકો કહેવામાં આવે છે. સમાન ઘટનાઓ પોગો ઓસિલેશનનું કારણ બની શકે છે અને અવકાશ વાહનની માળખાકીય નિષ્ફળતામાં પરિણમી શકે છે. અન્ય એક ઉદાહરણ અવકાશયાનની એટીટ્યુડ કંટ્રોલ સિસ્ટમ (એસીએસ) સાથે સમસ્યારૂપ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે, ખાસ કરીને ફરતા ઉપગ્રહો માટે કે જે સ્લોશ અને ન્યૂટેશન વચ્ચે પડઘો પાડી શકે છે, અથવા રોટેશનલ જડતામાં પ્રતિકૂળ ફેરફારો કરી શકે છે. આ પ્રકારના જોખમોને કારણે, 1960ના દાયકામાં નેશનલ એરોનોટિક્સ એન્ડ સ્પેસ એડમિનિસ્ટ્રેશન (નાસા) એ અવકાશયાનની ટાંકીઓમાં પ્રવાહી ઘટાડાનો વ્યાપક અભ્યાસ કર્યો હતો અને 1990ના દાયકામાં નાસાએ સ્પેસ શટલ પર મિડેક 0-ગ્રેવિટી ડાયનેમિક્સ પ્રયોગ હાથ ધર્યો હતો. યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સીએ એસ. એલ. ઓ. એસ. એચ. એસ. ટી. ના પ્રક્ષેપણ સાથે આ તપાસને આગળ ધપાવી છે. 1980 થી મોટાભાગના કાંતતા અવકાશયાનનું સબ-સ્કેલ મોડેલ્સનો ઉપયોગ કરીને એપ્લાઇડ ડાયનેમિક્સ લેબોરેટરીઝ ડ્રોપ ટાવર પર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે. સાઉથવેસ્ટ રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ દ્વારા પણ વ્યાપક યોગદાન આપવામાં આવ્યું છે, પરંતુ શિક્ષણ અને ઉદ્યોગમાં સંશોધન વ્યાપક છે. ઇન-સ્પેસ પ્રોપેલન્ટ ડેપો પર સ્લોશ અસરો અંગે સંશોધન ચાલુ છે. ઓક્ટોબર 2009માં, એર ફોર્સ અને યુનાઈટેડ લોન્ચ એલાયન્સ (યુ. એલ. એ.) એ "પ્રોપેલન્ટ સેટલમેન્ટ અને સ્લોશની સમજણ" માં સુધારો કરવા માટે ડી. એમ. એસ. પી.-18 ઉપગ્રહ પ્રક્ષેપણ પર સુધારેલા સેન્ટોરના ઉપલા તબક્કા પર ભ્રમણકક્ષામાં પ્રાયોગિક પ્રદર્શન કર્યું હતું, "ડી. એમ. એસ. પી.-18ના હળવા વજનને કારણે સેન્ટોરની ક્ષમતાના 28 ટકા, બાકીના એલ. ઓ. 2 અને એલ. એચ. 2 પ્રોપેલન્ટને મંજૂરી આપવામાં આવી હતી". વિમાન પછીના મિશનનું વિસ્તરણ આયોજિત ડીઓર્બિટ બર્નના અમલના 2.4 કલાક પહેલા ચાલ્યું હતું. નાસાનો પ્રક્ષેપણ સેવા કાર્યક્રમ ભાગીદારો સાથે ચાલી રહેલા બે સ્લોશ ફ્લુઇડ ડાયનેમિક્સ પ્રયોગો પર કામ કરી રહ્યો છેઃ ક્રાયોટ અને સ્ફર્સ-સ્લોશ. યુ. એલ. એ. પાસે ક્રાયોજેનિક પ્રવાહી વ્યવસ્થાપનના વધારાના નાના પાયે પ્રદર્શનો છે જે 2012-2014 માં પ્રોજેક્ટ ક્રાયોટ સાથે આયોજન કરવામાં આવ્યું છે, જે 2015 માં નાસાના મુખ્ય તકનીકી પ્રદર્શન કાર્યક્રમ હેઠળ યુ. એલ. એ. મોટા પાયે ક્રાયો-સેટ પ્રોપેલન્ટ ડેપો પરીક્ષણ તરફ દોરી જાય છે. ફ્લોરિડા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી અને મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી સાથે એસપીએચઇઆરઇએસ-સ્લોશ આંતરરાષ્ટ્રીય અવકાશ મથક પર એસપીએચઇઆરઇએસ ટેસ્ટબેડ સાથે માઇક્રોગ્રેવિટીમાં કન્ટેનરની અંદર પ્રવાહી કેવી રીતે ફરે છે તેની તપાસ કરશે. રોડ ટેન્ક વાહનોમાં સ્લોશિંગ લિક્વિડ સ્લોશિંગ હાઇવે ટેન્ક વાહનોની દિશાત્મક ગતિશીલતા અને સલામતી કામગીરીને અત્યંત પ્રતિકૂળ રીતે મજબૂત રીતે પ્રભાવિત કરે છે. સ્ટીયરિંગ અને/અથવા બ્રેકિંગ કવાયત હેઠળ ટાંકીમાં પ્રવાહી કાર્ગો ઓસિલેશનથી ઉદ્ભવતા હાઇડ્રોડાયનેમિક બળો અને ક્ષણો આંશિક રીતે ભરેલા ટાંકી વાહનોની સ્થિરતા મર્યાદા અને નિયંત્રણક્ષમતામાં ઘટાડો કરે છે. ટેન્ક વાહનોની દિશાત્મક કામગીરી અને સ્થિરતા પર પ્રતિકૂળ પ્રવાહી સ્લોશ અસરને મર્યાદિત કરવા માટે બેફલ જેવા એન્ટિ-સ્લોશ ઉપકરણોનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. મોટાભાગના સમયે, ટેન્કરો એમોનિયા, ગેસોલિન અને ઇંધણ તેલ જેવા જોખમી પ્રવાહી પદાર્થો વહન કરે છે, આંશિક રીતે ભરેલા પ્રવાહી માલવાહક વાહનોની સ્થિરતા ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. લંબગોળ ટાંકી, લંબચોરસ, સુધારેલ અંડાકાર અને સામાન્ય ટાંકીના આકાર જેવી ઇંધણ ટાંકીઓમાં ઓપ્ટિમાઇઝેશન અને સ્લોશિંગ રિડક્શન તકનીકો આંકડાકીય, વિશ્લેષણાત્મક અને એનાલોજિકલ વિશ્લેષણોનો ઉપયોગ કરીને વિવિધ ભરણ સ્તરોમાં કરવામાં આવી છે. આમાંના મોટાભાગના અભ્યાસો સ્લોશિંગ પર મૂંઝવણની અસરો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે જ્યારે ક્રોસ-સેક્શનની અસરને સંપૂર્ણપણે અવગણવામાં આવે છે. બ્લડહાઉન્ડ એલએસઆર 1,000 માઇલ પ્રતિ કલાકની પ્રોજેક્ટ કાર પ્રવાહી ઇંધણવાળા રોકેટનો ઉપયોગ કરે છે જેને દિશાત્મક અસ્થિરતા, રોકેટ થ્રસ્ટ ભિન્નતા અને ઓક્સિડાઇઝર ટાંકીને નુકસાન પહોંચાડતા અટકાવવા માટે ખાસ-ગૂંચવાયેલી ઓક્સિડાઇઝર ટાંકીની જરૂર પડે છે. વ્યવહારુ અસરો સ્લોશિંગ અથવા સ્થળાંતર કાર્ગો, વોટર બેલાસ્ટ અથવા અન્ય પ્રવાહી (દા. ત., લિક અથવા ફાયર ફાઇટિંગથી) મુક્ત સપાટીની અસરને કારણે જહાજોમાં વિનાશક કેપ્સાઇઝિંગનું કારણ બની શકે છે; આ ટ્રકો અને વિમાનોને પણ અસર કરી શકે છે. સ્લોશની અસરનો ઉપયોગ રોલર હોકી બોલના ઉછાળાને મર્યાદિત કરવા માટે થાય છે. વોટર સ્લોશ બોલની રીબાઉન્ડ ઊંચાઈને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે પરંતુ પ્રવાહીની થોડી માત્રા પ્રતિધ્વનિ અસર તરફ દોરી જાય છે. સામાન્ય રીતે ઉપલબ્ધ રોલર હોકી માટેના ઘણા દડાઓમાં ઉછાળાની ઊંચાઈ ઘટાડવા માટે પાણી હોય છે. આ પણ જુઓ સેઇચે, તળાવો અને પાણીના સ્પ્લેશ (પ્રવાહી મિકેનિક્સ) ના અન્ય અવરોધિત પદાર્થોને અસર કરતી ઘટના, અન્ય મુક્ત સપાટીની ઘટના સક્શન સ્પ્લેશ, શ્રાવ્ય તબીબી સંકેત સંદર્ભો અન્ય સંદર્ભો નાસા (1969), સ્લોશ સપ્રેશન, મે 1969, પીડીએફ, 36 પી નાસા (1966), અવકાશ વાહન ઇંધણ ટાંકીઓમાં પ્રોપેલન્ટ્સ પર એપ્લિકેશનો સાથે ચાલતા કન્ટેનરમાં પ્રવાહીની ગતિશીલ વર્તણૂક, જાન્યુઆરી 1,1966, પીડીએફ, 464 પી પ્રવાહી મિકેનિક્સ પ્રવાહી ગતિશીલતા