RD-E：0602 流体流れ

燃料タンクの転倒による流体流れのシミュレーション。リザーバータンクの転倒が水平に作用する重力を用いてモデル化されます。タンクのコンテナは変形しないものと仮定し、タンク内部の水と空気のみがALE定式化I_ale=1を用いて考慮されます。

タンクが転倒する際の流体流れが検討されます。この例題はALE（Arbitrary Lagrangian Eulerian）定式化と流体力学2相材料則（/MAT/LAW37）が水と空気、タンク表面との間の相互作用のシミュレートに用いられます。タンクコンテナは変形しないと仮定され、モデル化されません。

使用されるオプションとキーワード

流体流れシミュレーションとALE定式化
3次元ソリッド要素
流体力学と2相液体-気体（/MAT/LAW37 (BIPHAS)）
ALE境界条件（/ALE/BCS）
重力（/GRAV）
I_ale=1を使用した、ALE特性定式化。

ALE境界条件（/ALE/BCS）では、拘束条件が以下に対して与えられます：

材料速度
グリッド速度

境界内部の全ての節点はグリッドと材料速度がZ方向に固定され、右と左側面の節点は材料速度がXとZ方向に固定され、上と下の面の節点は材料速度がYとZ方向に固定されます。グリッド速度は境界で完全に固定され、材料速度が角で固定されます。

関数がX方向の時間に対する重力加速度回転の効果をシミュレートするために定義されます。重力は/GRAVでアクティブになります。選択される加速度関数により、2つのケースが検討されます：

入力ファイル

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RD-E-0602_Fuel_flow.zip

モデル概要

矩形のタンクが部分的に水で満たされ、残りは空気で補充されています。タンクはY軸上で回転します。転倒は、液体と気体の境界面に平行なX方向に重力場を定義することで達成できます。全ての重力が他の方向に作用されます。初期の圧力分布は既知で一様であると仮定されます。タンクの寸法は460 mm x 300 mm x 10 mmです。

この例題では2つの荷重ケースを扱います：燃料タンクの90度の瞬間的な回転（重力関数1）と漸進的な回転（重力関数2）です。

ALE 2相空気水の主な材料特性は：

材料特性: 値
空気密度: 1.22x10^-6 $[\frac{g}{m m^{3}}]$
水の密度: 0.001 $[\frac{g}{m m^{3}}]$
気体の初期圧力: 0.1 $[MPa]$

モデリング手法

2相材料、空気-水が流体力学材料則（/MAT/LAW37）で記述されます。完全な入力データを含むこの材料則の情報については前のセクションを参照してください。

この荷重ケースはタンクのコンテナのメッシュとモデル化を必要とせず、空気と水がALE定式化を用いたソリッド要素で構成されます。

ALE定式化を用い、ソリッドメッシュはタンクの変形によってのみ変形し、水がメッシュ内を流れます。Lagrangeシェル節点は材料のポイントに一致し、要素は材料と共に変形します。これはLagrangianメッシュです。ALEメッシュでは、境界上の節点は境界に留まるために固定され、内部節点が移動します。

結果

曲線とアニメーション

まとめ

この例題では、ALE定式を使用した流体力学的2層材料をRadiossのLAW37を用いて検討しています。ALE定式化での境界条件の適用と流体-構造相互作用の取り扱いについて議論されます。加えて、得られた結果は物理的問題を正しく表現しています。