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製品名
- OpenFOAM
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カテゴリー
- 熱流体解析事例
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産業分野別
1. 解析概要
2. 解析手法
懸濁液を非ニュートン流体として扱うことで，黒く濁った濁水状態の津波の解析を行います。浮遊砂を含んだ海水（懸濁液）の密度は，浮遊砂濃度により決定します。他方，粘度に関しては，次の式（2.1）で評価することができます[1]。
ここで，μLは低せん断ニュートン粘度，μHは高せん断ニュートン粘度を示す。また，τ, τcはそれぞれせん断応力と温度と粒子径に依存した定数を示します。
図1に式(2.1)を用いて求めた浮遊砂濃度ごとのカオリン（粘土）懸濁液の粘度分布を示します。図1に示されるように，懸濁液は，せん断速度が小さい領域とせん断速度が大きい領域ではニュートン流体の性質を示し，この中間では擬塑性流体の性質を示します。
図1 カオリン（粘土）懸濁液の各濃度での粘度
3. 非ニュートン流体粘性モデル
4. 解析モデル
防潮堤と建屋の津波解析モデル[2]を図2に示します。建屋は円柱形状と波の進行方向に対する角度を変えた二つの矩形形状とします。
海水中の平均浮遊砂濃度を5%としたカオリン懸濁液とし，密度は1100kg/m3とします。また，懸濁液の粘性係数（動粘性係数）には，前節で説明したstrainRateFunctionモデルを用いせん断速度に依存した非ニュートン流体モデル（図1参照）を使用します。津波の入力波としては波高が50cmの孤立波とします。（OpenFOAMでは，微小振幅波やストークス波，孤立波の造波機能が組み込まれています）
メッシュのセルサイズは最大20cm，防潮堤と建屋付近に最小1.25cmとし，約18万セルとしました。
図2 防潮堤と建屋の津波解析モデル
5. 補足(粘度モデルのパラメータフィッティング)
