技術資料

MIDAS USER SUPPORT SYSTEM
 
構造解析用語
ALE連携法 (ALE coupling)

流体と構造物が接している状況は、周りで簡単に発見することができます。貯水池の水とダム、各種工業用水を保存するタンク構造物、飛行中の航空機の機体と周囲の空気の流れ、車タイヤの水膜現象のような場合などを流体構造連成システム(fluid-structure interaction system)、あるいは簡単にFSI問題と呼びます。これらの問題は、流体の圧力と構造物の変形が相互に影響を与える連携効果を示します。

有限要素法を筆頭とする数値解析では、これらの問題をシミュレーションするため相互作用を反映させる特別な数値的アルゴリズムが必要とされます。ALE連携法はその一つである任意ラグランジュ-オイラー手法(arbitrary Lagrange-Euler Method)の略語です。この手法は、ラグランジュ記述法(Lagrange description)オイラー記述法(Euler description)から拡張されより一般化された記述法です。

流体-構造物の連携において、構造物の変形は流体領域の境界に影響を与えます。一方、流体の圧力は構造物に外部荷重として作用します。これらの二つの媒質の相互作用を反映するためには、二つの媒質が接する共通の境界を連携面(coupling surface)に指定し、この界面を通じて媒質間の相互作用のデータを相互に送受信します。構造物の変形は、一般的にはラグランジュメッシュ(mesh)で表現されるのに対し流体の流動はオイラー格子(Euler grid)で表されます。このような場合には、流体格子は流動に沿って動かず空間上に固定されているので、流体の自由表面(free surface)を定義することが難しいです。


ALE連携法は、これらの問題点を解決するための数値手法で、自由表面に該当する流体格子を流動と合わせ空間上で動けるようにラグランジュ法を採択します。自由表面の近くに存在する流体格子の一部については、格子の均一性を維持するために任意(arbitrary)で再構成する方法です。従って、流体格子が固定されている部分は完全にオイラー記述法で、構造物と流体の自由表面は完全にラグランジュ法で、そして、自由表面近くの流体格子は流動速度は完全に一致しないラグランジュ-オイラー記述法を混合させた方法です。

この手法は、流体-構造物連携面上の格子が構造物のメッシュ(mesh)と流体の格子(grid)が完全に一致する必要があるため連携面の形状が単純な場合にのみ使用可能です。連携面の形状が複雑な場合にはより一般化されたオイラー-ラグランジュ連携法(Euler-Lagrange coupling)を使用しています。

 
 
カタログ
製品構成/価額
お問い合わせ
MY スぺース