Coupled Experiments and CFD Simulations for Validation and Improvement of Empirical Coantact Angle Models for Sloshing in Microgravity

Abstract

Denne masteroppgaven skisserer teorien bak fluiders oppførsel i mikrogravitasjonsmiljøer og foreslår en metode for bakkebaserte eksperimenter for å forstå effekten av kontaktvinkler og overflatespenning på væskers bevegelser. Ved hjelp av en Hele-Shaw-celle med varierende grad av inklinasjon for å evaluere effekten av hysteresis mot oppdrift og reprodusering av resultatene med OpenFOAM og Surface Evolver. Begge programmene samsvarer godt med det statiske tilfellet av en boble mellom til glassplater. For det dynamiske oppsettet ble det ikke lagt til noen hysteresemodell, og prediksjonen fra simuleringen ble ikke evaluert mot noe eksperiment, men det foreslås et dynamisk oppsett på slutten av oppgaven.

This thesis outlines the theory behind fluid bahaviour in microgravity environments and proposes a method of ground-based experiments to understand the effect of contact angles and surface tension on fluid movement. Using a Hele-Shaw cell with varying degree of tilting to evaluate the effect of hysteresis against bouyancy and reproducing the results with OpenFOAM and Surface Evolver. Both progrms correspond well with the static case of a bubble between to narrow glass plates. For the dynamic set-up no hysteresis model was added, and the computational prediction was not evaluated againts any experiment but a dynamic set-up is proposed.