報告書番号

U90010

タイトル（和文）

自由表面と流体構造境界面の有限変形を考慮した流体構造相互作用解析コードの開発

タイトル（英文）

COMPUTER CODE DEVELOPMENT FOT FLUID-STRUCTURE INTERACTION WITH FINITE DISPLACEMENT OF FREE SURFACE AND INTERFACE

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高速増殖炉の炉内の内部隔壁や原子炉容器は肉厚が極めて薄いため，流体力の影響によって過大な振動や変位が生じる可能性がある。本研究ではこのような流体構造相互作用現象を数値解析によって予測するための計算コードを開発した。従来の相互作用解析コードの大部分は自由表面や流体－構造境界面の変位量が微小な場合のみを対象としており，それらの変位量が有限となる場合は解析が不可能であった。さらに，流体の運動をポテンシャル流として取り扱っており，流体中に発生する渦の影響等を考慮することが不可能であった。本コードでは，流体部分の解析領域を時間ステップ毎に再分割することにより流体境界が大きく変位する場合を解くことが可能であり，しかも完全な流動方程式を用いているため流体の渦の影響などを完全に考慮することができる。本コードによって，より広い範囲の流体構造相互作用を解くことが可能となった。

概要 （英文）

SINCE THE REACTOR VESSEL OF AN FBR IS A VERYTHIN STRUCTURE,THE EFFECT OF THE FLUID FLOW CANNOT BE NEGLECTED IN ESTIMATING THE STRUCTURAL INTEGRITY OF THE REACTOR VESSEL. THE PRESENT STUDY IS DEVOTED TO DEVELOPING A CODE FOR THE NUMERICAL ANALYSIS OF THE FLUID-STRUCTURE INTERACTION(FSI). IN CONVENTIONAL CODES FOR FSI ANALYSIS,THE DISPLACEMENT OF THE FREE SURFACE AND FLUID-STRUCTURE INTERFACE ARE ASSUMED TO BE INFINITELY SMALL. MOREOVER,FLUID FLOW IS APPROXIMATED BY THE POTENTIAL FLOW WHICH CANNOT DESCRIBE A REALISTIC FLOW SUCH AS EDDY GENERATION IN A SHEAR FLOW FIELD. IN THE PRESENT STUDY,HOWEVER,FINITE DISPLACEMENT OF THE FREE SURFACE AND INTERFACE IS SOLVED BY USING A MESHUPDATING TECHNIQUE. FURTHERMORE,THE FULL NAVIER-STOKES EQUATION IS ADOPTED FOR THE FLOW FIELD COMPUTATION,WHILE THE STRUCTURE IS MODELLED BY A ONE DEGREE-OF-FREEDOM SYSTEM COMPOSED OF A HINGE,RIGID BAR AND SPRING. CONSEQUENTLY,THE DEVELOPED CODE CAN SOLVE QUITE A WIDE RANGE OF FSI PROBLEMS INCLUDING THE INTERACTION BETWEEN CIRCULATING FLOW AND STRUCTURE.

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