| 研究概要 |
浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型液体貯槽のスロッシング解析法として,液体に対しては液面条件を除く全境界条件を満たすポテンシャル理論の解析解を,浮屋根に対しては有限要素法を適用する半解析的手法を開発した。本解法によれば,液体領域や貯槽本体の要素分割を必要とせず,入力データ作成の労力から開放される上に,浮屋根部分のモデル化には既存の有限要素モデルを圧力影響マトリックスを介して液体部分と結合するだけで,浮屋根と液体の連成を容易に考慮することができ,浮屋根や液体の非線形性を考慮することも可能となる。本年度はこの解法を自由液面を有する3次元円筒貯槽に適用し,液面の有限振幅変位に起因する倍数調波振動のシミュレーションを行ってその有効性を確認した。さらに,本解法の妥当性を検証するために,縮小模型による振動台実験を行った。実験に用いた模型は半径800mmのステンレス鋼製円筒貯槽内部に塩化ビニル膜製のデッキ部とアクリル製の外周ポンツーンから成るシングルデッキ型浮屋根を浮かべたものであり,実機貯槽として想定した容量3万キロリットルおよび10万キロリットル貯槽との相似則を考慮して,断面寸法の異なる2体の浮屋根模型を用意した。浮屋根変位の計測には8台のCCD(固体撮像素子)カメラを用い,撮影した各計測点の映像をモーションキャプチャー処理によりデジタル波形に変換する方法を採用した。実験の結果,以下の知見を得た。1)浮屋根の全体的な挙動は線形ポテンシャル理論解によって把握できる。2)容量3万キロリットルの中規模貯槽では,浮屋根の中心部が上下する周方向展開次数0次の非線形モードが発生する。3)容量10万キロリットルの大規模貯槽では,周方向展開次数3次の非線形モードが発生する。
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