十勝沖地震条件のスロッシング解析

図－5.7 タンク中央位置の波高時刻歴のフーリエスペクトル

表－5.2 固有周期の理論解と SPH 解析結果の比較

図－5.8 入力加速度の時刻歴

表－5.3 十勝沖地震波入力時のスロッシング解析条件

スロッシング解析結果より，側壁から 0.05m 位置の波高の時刻歴を実験と比較し図－5.9 に示す．波高は固有周期の確認解析と同じ方法で算出した．実験と解析は良い一致を示し ており，本研究で開発したSPH法コードの計算精度が確認できる．

図－5.9 側壁から0.05m位置の波高時刻歴

平均液位の経時変化と実験終了時の液位の比較を図－5.10 に示す．実験結果からは平均 液位の時刻歴は分からないが，水が外側のタンクに溢れ出ることによって，実験終了時に 初期液位から 81mm 低下したことが示されている．解析では，28 秒程度より，やはり越流に より平均水位が低下し始め 42秒程度まで低下が続き，最終的には 81mm 低下した．実験結 果とSPH法による解析結果は非常に良い一致を示している．

-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

入力加速度入力加速度入力加速度入力加速度[m/s2]

時刻 時刻時刻 時刻[s]

初期粒子間距離 0 . 0 0 5 [m ] 初期時間増分 1 . 0 e - 3 [s]

流体密度 1 0 0 0 . 0 [kg/ m

3

] 流体粘度 0 .0 0 1 [Pa・ s]

重力加速度

9 . 8 0 6 6 5 [m / s

2

]

影響半径 0 . 0 1 5 [m ]

-300 -200 -100 0 100 200

10 15 20 25 30 35 40 45 50

波高波高波高波高[mm]

時刻時刻 時刻時刻[s]

Experiment Numerical

図－5.10 平均液位の経時変化と実験終了時の液位比較

20秒経過時から50秒経過時までの圧力と速度の分布の履歴を図－5.11から図－5.17に 示す．圧力は7000Paを 20 分割，速度は0.5m/sを 20 分割して青から赤までの色変化で分布 を示した．溢流は30秒から45 秒経過時までに生じており，波面は3次以上の高次モード を含んでいることが図から確認できる．

このように，第 4章で示したように本研究で開発した SPH コードによれば，スロッシン グを受けるタンク内の液体の挙動を非常に高い精度で，再現できることが明らかとなった．

図－5.11 スロッシング解析結果より圧力(左)と速度(右)の分布（20秒経過時）

図－5.12 スロッシング解析結果より圧力(左)と速度(右)の分布（25秒経過時）

0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.60 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75

0 10 20 30 40 50

平均液位平均液位平均液位平均液位[m]

時刻 時刻 時刻 時刻[s]

実験-最終液位[m]

解析-平均液位[m]

図－5.13 スロッシング解析結果より圧力(左)と速度(右)の分布（30秒経過時）

図－5.14 スロッシング解析結果より圧力(左)と速度(右)の分布（35秒経過時）

図－5.15 スロッシング解析結果より圧力(左)と速度(右)の分布（40秒経過時）

図－5.16 スロッシング解析結果より圧力(左)と速度(右)の分布（45秒経過時）

図－5.17 スロッシング解析結果より圧力(左)と速度(右)の分布（50秒経過時）