Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сұйықтық механикасында қосылған масса немесе виртуалды масса - жүйеге қосылған инерция, өйткені жылдамдатылатын немесе баяулатылатын дене оны арқылы қозғалған кезде қоршаған сұйықтықтың бір көлемін қозғауы (немесе бұрмалауы) керек. Қосылған масса - бұл жалпы мәселе, өйткені объект пен оны қоршаған сұйықтық бір уақытта бір физикалық кеңістікті иелей алмайды. Қарапайымдық үшін оны нысанмен бірге қозғалатын сұйықтық көлемі ретінде модельдеуге болады, алайда шын мәнінде "барлық" сұйықтық әр түрлі дәрежеде жеделдетіледі. Өлшемсіз қосылған масса коэффициенті - қосылған массаны ығыстырылған сұйықтық массасына бөлгенде, яғни сұйықтық тығыздығына бөлгенде дене көлемі. Жалпы, қосылған масса екінші реттік тензор болып табылады, сұйықтықтың жылдамдату векторы денедегі пайда болған күш векторына байланысты.
In fluid mechanics, added mass or virtual mass is the inertia added to a system because an accelerating or decelerating body must move (or deflect) some volume of surrounding fluid as it moves through it. Added mass is a common issue because the object and surrounding fluid cannot occupy the same physical space simultaneously. For simplicity this can be modeled as some volume of fluid moving with the object, though in reality "all" the fluid will be accelerated, to various degrees. The dimensionless added mass coefficient is the added mass divided by the displaced fluid mass – i. e. divided by the fluid density times the volume of the body. In general, the added mass is a second order tensor, relating the fluid acceleration vector to the resulting force vector on the body.
Кемелік сәулет
Бұл принциптер кемелерге, су асты кемелеріне және теңіз платформаларына да қатысты. Теңіз өнеркәсібінде қосылған масса гидродинамикалық қосылған масса деп аталады. Кемелерді жобалау кезінде теңізде ұстауға арналған талдауды жүргізу кезінде қосылған массаны жылдамдатуға қажетті энергия ескерілуі тиіс. Кемелер үшін қосылған масса кеме массасының төрттен бір немесе үштен бір бөлігіне жетуі мүмкін, сондықтан қиылысу және толқын жасау қарсылық күштерінен басқа айтарлықтай инерция болып табылады. Су бағанасы арқылы еркін батып бара жатқан кейбір геометриялар үшін батып бара жатқан денемен байланысты гидродинамикалық қосылған масса объектінің массасынан әлдеқайда үлкен болуы мүмкін. Бұл жағдай, мысалы, батып бара жатқан дененің үлкен тегіс беті бар, оның қалыпты векторы қозғалыс бағытына (төменге қарай) бағытталған. Мұндай объект кенеттен баяулаған кезде (мысалы, теңіз түбінің әсерінен) кинетикалық энергияның едәуір мөлшері бөлінеді. Арал маңындағы өнеркәсіпте әртүрлі геометрияның гидродинамикалық қосылған массасы айтарлықтай зерттеуге жатады. Бұл зерттеулер әдетте су асты объектілерінің қауіп-қатерін бағалауға қажетті (су асты инфрақұрылымына құлаған объектілердің әсер ету қаупін өлшеуге бағытталған зерттеулер). Гидродинамикалық қосылған масса соққы кезінде суға батқан объектінің жалпы массасының елеулі үлесін құрауы мүмкін болғандықтан, ол су асты қорғаныс құрылыстарының жобалау кедергісіне елеулі әсер етеді. Шекараға (немесе басқа объектіге) жақындық гидродинамикалық қосылған массаның мөлшеріне әсер етуі мүмкін. Бұл дегеніміз, қосылған масса объектінің геометриясына және оның шекараға жақынлығына байланысты. Жүзуші денелер үшін (мысалы, кемелер / кемелер) бұл жүзуші дененің реакциясы (яғни толқын әсерінен) шекті су тереңдіктерінде өзгеріске ұшырағанын білдіреді (өңдеу терең суларда іс жүзінде жоқ). Гидродинамикалық қосылған масса әсер ететiн нақты тереңдiк (немесе шекараға жақындық) дененiң геометриясына және шекараның орналасуы мен нысанына (мысалы, док, теңіз қабырғасы, қалқа немесе теңіз түбi) байланысты. Шектеменің жанында еркін батып бара жатқан объектпен байланысты гидродинамикалық қосылған масса жүзетін дененің массасына ұқсас. Жалпы, гидродинамикалық қосылған масса шекара мен дене арасындағы қашықтық азаюымен артады. Бұл сипаттама су асты қондырғыларын жоспарлау немесе жай су жағдайында жүзетін дененің қозғалысын болжау кезінде маңызды.
These principles also apply to ships, submarines, and offshore platforms. In the marine industry, added mass is referred to as hydrodynamic added mass. In ship design, the energy required to accelerate the added mass must be taken into account when performing a sea keeping analysis. For ships, the added mass can easily reach one fourth or one third of the mass of the ship and therefore represents a significant inertia, in addition to frictional and wavemaking drag forces. For certain geometries freely sinking through a column of water, hydrodynamic added mass associated with the sinking body can be much larger than the mass of the object. This situation can occur, for instance, when the sinking body has a large flat surface with its normal vector pointed in the direction of motion (downward). A substantial amount of kinetic energy is released when such an object is abruptly decelerated (e. g., due to an impact with the seabed). In the offshore industry hydrodynamic added mass of different geometries are the subject of considerable investigation. These studies typically are required as input to subsea dropped object risk assessments (studies focused on quantifying risk of dropped object impacts to subsea infrastructure). As hydrodynamic added mass can make up a significant proportion of a sinking object's total mass at the instant of impact, it significantly influences the design resistance considered for subsea protection structures. Proximity to a boundary (or another object) can influence the quantity of hydrodynamic added mass. This means that added mass depends on both the object geometry and its proximity to a boundary. For floating bodies (e. g., ships/vessels) this means that the response of the floating body (i. e., due to wave action) is altered in finite water depths (the effect is virtually nonexistent in deep water). The specific depth (or proximity to a boundary) at which the hydrodynamic added mass is affected depends on the body's geometry and location and shape of a boundary (e. g., a dock, seawall, bulkhead, or the seabed). The hydrodynamic added mass associated with a freely sinking object near a boundary is similar to that of a floating body. In general, hydrodynamic added mass increases as the distance between a boundary and a body decreases. This characteristic is important when planning subsea installations or predicting the motion of a floating body in shallow water conditions.
Аэронавтика
Әуе кемелерінде (балон мен дирижабльден жеңілдерінен басқа) ауа тығыздығы өте аз болғандықтан, қосылған масса әдетте ескерілмейді.
In aircraft (other than lighter than air balloons and blimps), the added mass is not usually taken into account because the density of the air is so small.
Гидравликалық құрылымдар
Гидравликалық құрылымдар, мысалы, бөгеттер немесе құлыптар, көбінесе су астында орналасқан клапандар немесе қақпалар сияқты жылжымалы болат құрылымдарды қамтиды. Бұл темір конструкциялар көбінесе арқалықтарға орнатылған жұқа темір тақталармен жасалады. Болат конструкциялар жылдамдықты арттырып немесе бәсеңдетіп, судың едәуір мөлшерін қозғалтады. Бұл қосылған массаны мысалы, осы болат құрылымдардың қозғалтқыш жүйелерін жобалау кезінде ескеру керек.
Hydraulic structures like weirs or locks often contain moveable steel structures like valves or gates, which are submerged under water. These steel structures are often constructed with thin steel plates mounted on girders. When the steel structures are accelerated or decelerated, substantial amounts of water are moved, too. This added mass must e. g. be taken into account when designing the drive systems for these steel structures.