報告書番号

U95050

タイトル（和文）

移動境界座標系を用いた３次元非線形スロッシング現象の数値解析手法

タイトル（英文）

ALE NUMERICAL PREDICTION METHOD FOR 3D NON-LINEAR SLOSHING USING NAVIER-STOKES EQUATION

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

流体運動を正確に表現できるナビア・ストークス式を用いて３次元の非線形スロッシング現象を数値的に予測できる解析コードを作成した。スロッシング発生時における液面形状を正確に表現するため，ＡＬＥ法に基づき，３次元境界適合座標系を各計算ステップごとに生成する手法を用いた。液体の支配方程式は，写像空間中において，ラグランジュスキーム上で精度良く離散化されている。本数値解析手法を用いて２次元場における粘性・非粘性流体の液面の自由振動，液面に圧力パルスを与えた場合の非線形液面変動，水平方向に加速度を加えた場合のスロッシング現象の数値解析を行い，妥当な数値解析結果を得た。さらに，３次元円筒容器内の液体に水平加速度を与えた場合の非線形スロッシング現象，鉛直加振を加えた場合の非線形スロッシング現象，スワーリング現象に対しても適切な解析結果が得られた。

概要 （英文）

A NUMERICAL PREDICTION METHOD HAS BEEN DEVELOPED FOR 3D NON-LINEAR SLOSHING. BASED ON THE ARBITRARY LAGRANGIAN-EULERIAN METHOD,THE PROFILE OF A FREE SURFACE IS REPRESENTED BY 3D BODY-FITTED COORDINATES GENERATED AT EACH COMPUTATIONAL TIME STEP USING THIRD-ORDER SPLINE FUNCTIONS. THE NAVIER-STOKES EQUATIONS ARE DISCRETIZED ON THE LAGRANGIAN SCHEME IN THE TRANSFORMED SPACE. THE PREDICTION METHOD WAS FIRST APPLIED TO 2D BENCHMARK PROBLEMS FREE-OSCILLATION OF NON-VISCIDAND VISCID FLUIDS,NON-LINEAR FREE-SURFACE OSCILLATION CAUSED BY PRESSURE PULSES,AND LINEAR SLOSHING IN RECTANGULAR TANK. IT WAS CONFIRMED THAT PRESENT NUMERICAL METHOD PROVIDES SATISFACTORY RESULTS FOR ALL PROBLEMS. IN ADDITION,THE PRESENT METHOD WAS ALSO APPLINED TO 3D LINEAR AND NON-LINEAR SLOSHING IN A CYLINDRICAL TANK,NON-LINEAR SLOSHING WHEN VEERTICAL ACCELERATION IS IMPOSED,AND SWIRLINE MOVEMENT OF THE FREE SURFACE.THE PREDICTED RESULTS WERE COMPARED WITH PREVIOUS NUMERICAL RESULTS AND EXPRIMENTAL DATE AND IT IS CONCLUDED THAT REASONABLE NUMERICAL RESULTS ARE OBTAINED FOR THESE 3D PROBLEMS AS WELL.

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