報告書番号

U94036

タイトル（和文）

自由液面解析コード（ＦＲＥＳＨ－２Ｄ）の開発

タイトル（英文）

DEVELOPMENT OF FREE-SURFACE HYDRAULIC ANALYSIS CODE

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

自由液面の挙動を予測する数値解析手法の高度化を目的として，その基盤となる２次元自由液面解析コード（ＦＲＥＳＨ－２Ｄ）を開発した。コードの特徴は，液面モデルに新たに改良したＶＯＦ法を用いて，液面での応力境界条件設定の正確化および質量保存条件の厳密化を図ったこと，乱流モデルとして，液面での乱流量の減衰特性を考慮したＫ－εモデルを用いたことにある。本コードを用いて，液面形状が大きく変化する現象であるダムブレイク問題を対象に検証計算を行ったところ，崩壊先端の進行速度等の解析結果は，実験とよく一致し，液面モデルの妥当性が確認できた。さらに，砕波などに見られる流体中に気体が取り込まれるような複雑な液面変形が起きる現象に適用可能であることが分かった。また，自由液面を持つ短形模型を対象に計算を行った結果，内部流動および液面形状を精度良く再現できることを明らかにし，本コードの妥当性，適用範囲を明確にした。

概要 （英文）

A COMPUTER CODE FOR ANALYZING 2-DIMENSIONAL FLUID FLOW WITH A FREE SURFACE HAS BEEN DEVELOPED.THE MAIN FEATURES ARE:(1)MODIFICATION OF THE VOF TECHNIQUE,IN WHICH THE STRESS BOUNDARY CONDITION AND THE MASS CONSERVATION LAW FOR FREE SURFACES IS IMPROVED,AND (2)IMPROVEMENT OF THE K-DELTA MODEL,IN WHICH THE ATTENUATE BEHAVIOR OF TURBULENT INTENSITY NEAR A FREE SURFACE IS EXPRESSED. THIS CODE WAS VERIFIED COMPARING NUMERICAL RESULTS WITH EXPERIMENTAL DATA ON FLUID FLOW IN A DAM-BREAK PROBLEM AND IN A RECTANGULAR VESSEL. THE RESULTS SHOW THAT THE NUMERICAL SOLUTIONS AGREE WELL WITH THE EXPERIMENTAL DATA FOR FREE-SURFACE SHAPE AND VELOCITY PROFILES.IT IS CONCLUDED THAT THIS COMPUTER CODE IS APPLICABLE TO 2-D TURBULENT FLUID FLOW WITH VARIOUS FREE-SURFACE CONDITIONS.

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