報告書番号

N05030

タイトル（和文）

非定常乱流解析コードSMART-femの実用性向上（その2）－振動剛体との連成解析手法の開発と検証-

タイトル（英文）

Practicality improvement of an unsteady turbulent flow analysis code SMART-fem, Part II:Development and verification of simulation code of flow around oscillating rigid body

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

静止構造物周りの流体変動荷重などの予測手法として開発してきたLES乱流解析コードSMART-femを，移動または振動する構造物周りの流れと流体変動荷重の予測にも適用可能とするため，移動座標法による移動境界処理アルゴリズムを新たに考案し，SMART-femに導入した．また，開発したコードを用いて，抗力方向に強制変位加振を受ける円柱周りの流れの擬似二次元解析を行い，解析結果とこれまでに当所で取得した実験データの比較によってその適用性を評価した．その結果，本解析コードによって，振動する円柱周りの流れのフローパターンが換算流速に応じて遷移する現象を定性的に再現可能であることを示した．また，非定常抗力がある特定の換算流速範囲で励振作用をもつこと等の基本的な特性を再現できることを示した．

概要 （英文）

A coordinate system fixed on a moving body has been introduced into a large-eddy simulation (LES) code, SMART-fem, in order to apply the code to flow problem around a moving and oscillating body. A new algorithm has been developed to give unsteady flow velocity and acceleration as the boundary condition in flow analyses using SMART-fem.The authors have conducted 2-dimensional simulation of flow problem around a circular cylinder forcibly oscillated in the streamwise direction at Re =10000 with the enhanced SMART-fem to verify the applicability of the enhanced code to flow-induced vibration. In this case, a change from a symmetric mode of vortex shedding to an asymmetric one, which was observed in the previous experiments, is reproduced similarly in the numerical simulation. Unsteady fluid forces were also calculated using the simulation results. The characteristics of unsteady drag forces under the lower reduced velocity condition agree well with those obtained by the previous experiments. The phase of the unsteady drag force and lock-in phenomenon in the higher reduced velocity, however, could not be simulated well in the 2-D simulation.

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