JP2008257654A - 大振幅スロッシング挙動予測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 タンク1内の液体2にスロッシングが生じて初期位置からの液面変位が大きくなると、基準液面を順次更新し、更新された新たな基準液面について、この基準液面と直交するz軸上に設けた新たな原点からの球座標を設定して、新たな基準液面の近くでの振動解析を行う。この基準液面の更新と、更新された基準液面近くでの振動解析とを順次繰り返すことで、大振幅スロッシング時の挙動解析を行わせる。
【選択図】図1
Description
(1)タンク内の液面の変位が大きくなるごとに、基準液面の位置を液面変位前の静的平衡位置より液面変位後の液面の近傍に更新することと、該更新された新たな基準液面の位置を基に求められる上記液面変位後の液面の球座標から上記新たな基準液面の位置近くでの振動解析を行うことと、を順次繰り返して、初期液面基準位置からの大振幅スロッシングの挙動を予測する方法としてあるので、タンク内の液体にスロッシングが生じて初期位置からの液面変位が大きくなるとしても、液面基準位置を順次更新して、この更新された液面基準位置近くでの振動解析の繰り返しによって解くことが可能になる。
(2)具体的には、基準液面の位置の更新を行った後、該更新された基準液面の慣性主軸を求め、このうちの上記更新された基準液面とほぼ直交するものを軸として、該軸まわりに所要の角度間隔で分割した各周方向角座標の分割区間ごとに、上記更新された基準液面とタンク壁面との接触交線における該タンク壁面の接線と、上記軸との交点を原点として上記液面変位後の液面の球座標を求めるようにすることにより、更新された新たな基準液面について、振動の解析を行うのに適した球座標を容易に設定することができる。このため、この新たに設定された球座標を使って液体運動の特性関数を解析的に定め、モード解析により上記新しい基準液面からの変位が大きくなるまでの液体運動を解析することを繰り返すことで、従来、CFDでしか解けなかった大振幅のスロッシングの問題に、解析的手法の適用が可能になる。更に、このような解析的手法を適用することで、自由度を大幅に低減することができて、大振幅のスロッシングの挙動予測に要する計算時間及びコストを大幅に低減することが可能になる。
(3)基準液面の位置の更新を、タンク内の液面の変位が半径寸法の1/10に達するごとに行うようにすることにより、基準液面が更新されるごとに、該更新された基準液面を基に、液面基準位置近くでの振動解析を、半径寸法の1/10程度の範囲内で行えばよいため、微小振幅の振動解析の繰り返しによって、大振幅スロッシングの挙動予測を行うことが可能になる。
次に、上記のように球座標ORθψを設定した条件の下で、各時間区間についての液体運動解析について示す。
E1=0は、液体領域内での連続条件を表し、渦なし流れの仮定によりラプラス方程式となる。
E2=0は、剛体と仮定されたタンク壁面Wでその法線方向の流速成分が0となる境界条件を表す。
E3=0は、液面と流体粒子の液面法線方向の速度成分が等しいという境界条件を表す。
E4=0は、気圧、液圧、表面張力の間の力のつりあい条件を表し、低重力宇宙で表面張力が重要となった場合、気液界面圧力差が生じることを示している。
E5=0は、接触角が液面運動時に3つの界面張力に応じた一定値をとることを表す条件である。
E6=0は、液体の非圧縮性の仮定に基づく体積一定条件である。
2 液体
3 静的平衡液面
4 接触交線
Claims (3)
- タンク内の液面の変位が大きくなるごとに、基準液面の位置を液面変位前の静的平衡位置より液面変位後の液面の近傍に更新することと、該更新された新たな基準液面の位置を基に求められる上記液面変位後の液面の球座標から上記新たな基準液面の位置近くでの振動解析を行うことと、を順次繰り返して、初期液面基準位置からの大振幅スロッシングの挙動を予測することを特徴とする大振幅スロッシング挙動予測方法。
- 基準液面の位置の更新を行った後、該更新された基準液面の慣性主軸を求め、このうちの上記更新された基準液面とほぼ直交するものを軸として、該軸まわりに所要の角度間隔で分割した各周方向角座標の分割区間ごとに、上記更新された基準液面とタンク壁面との接触交線における該タンク壁面の接線と、上記軸との交点を原点として上記液面変位後の液面の球座標を求めるようにする請求項1記載の大振幅スロッシング挙動予測方法。
- 基準液面の位置の更新を、タンク内の液面の変位が半径寸法の1/10に達するごとに行うようにする請求項1又は2記載の大振幅スロッシング挙動予測方法。
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