報告書番号

U95034

タイトル（和文）

移動座標系による自由液面の自励振動解析

タイトル（英文）

NUMERICAL ANALYSIS OF SELF-EXCITED SLOSHING BY MOVING GRID TRANSFORMATION

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

自由液面の自励振動は，水路や貯水池でよく見かける現象であるが，その発生のメカニズムは明らかにされていない。ここでは，数値計算により発電所放水路ピット内や基礎的な実験水槽で発生した自励振動を解析した。解析には，移動座標系を用いており，流れの基礎方程式の移流項は数値粘性を低減するために３次精度で差分化している。また，自由液面での境界条件としては，液面形状の他，表面張力やセン断力などを厳密にモデル化している。計算結果は，観察や実験と比較して良好な一致がみられた。そのため，フルード数やレイノルズ数などの流れを規定するパラメータに依存して自励振動が数値計算により予測可能であることがわかった。

概要 （英文）

ALTHOUGH SELF-EXCITED SLOSHING OF FREE SURFACES IS SOMETIMES OBSERVED IN NATURAL WATER CHANNELS OR RESERVOIRS,THE ONSET MECHANISM IS NOT CLEARY UNDERSTOOD. NUMERICAL ANALYSES WERE CONDUCTED TOEVALUATE THE PHENOMENON,WHICH IS OBSERVED IN THE OUTLET PIT OF POWER STATIONS. WE EXAMINED THE FUNDAMENTAL TEST GEOMETRIES USING THE MOVING-GRID TRANSFORMATION METHOD FOR FREE-SURFACE DEFORMATION. THIRD-ORDER FINITE DIFFERENCE SCHEMES WERE USED TO DISCRETIZE CONVECTIVE TERMS INCLUDED IN MOMENTUM EQUATIONS DESCRIBING FLOW BEHAVIOR,WHILE BOUNDARY CONDITIONS AT FREE SURFACES WERE COMPLETELY MODELED TAKING ACCOUNT OF SURFACE TENSION AND SHEAR FORCE. THE CALCULATED RESULTS WERE COMPARED WITHOBSERVATIONS AND EXPERIMENTS. IT IS CONCLUDED THAT NUMERICAL ANALYSES MAY SIMULATE THE SELF-EXCITED SLOSHING DUE TO INTERNAL FLOW,DEPENDING ON THE FROUDE AND REYNOLD S NUMBERS.

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