流動解析コードSPLASH-ALEの液面追跡手法の改良

Improvement of free surface tracing for fluid dynamic analysis code:SPLASH-ALE

飯田 将雄

Iida, Masao

SPLASH-ALEは,計算格子を任意の速度で移動可能とするALE(任意ラグランジアン・オイラリアン)法を用いた,有限要素法による3次元流動解析コードである。FBR炉容器のように流入・流出口と自由液面を持つ容器内流れの解析をSPLASH-ALEで行う場合には,水平方向Eulerian・垂直方向均等分割という格子点移動法の使用が,格子変形の増大による計算の破綻を回避する上で有効である。この格子点移動法において,格子点座標で固定される水平方向についてもLagrangian的に液面移動を考慮し,その液面移動に基づいて液面上の格子点位置を再設定して,液面移動を追跡するように改良を行った。改良の効果を評価するため,FBR炉容器内の液面付近の流れを単純化した体系について解析を行った。それにより,水平方向の流れに伴って液面変形が進行する状況について液面形状の模擬性が向上したこと,および多価液面が生じないという限りにおいて液面での流量誤差の発生が防止できるようになったことを確認した。

SPLASH-ALE is a three dimensional finite element hydrodynamic code employing Arbitrary-Lagrangian-Eulerian method which enables computational nodes to move in arbitrary velocity. To avoid an abnormal termination of calculation caused by extreme deformation of element, a node mobility scheme, horizontally Eulerian and vertically uniformed, is available for calculating flow in tank, which have inlet, outlet and free surface, such as a FBR reactor vessel. Author improved the evaluation method for the free surface tracing to consider free surface movement in horizontal direction in which node coordinate is fixed for this node mobility scheme. To cvaluate the improvement, a surface swell formation caused by an upward plane jet impinging on free surface was calculated, Thus it was confirmed that free surface representation was enhanced and that error of flow rate at free surface was significantly reduced.