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はじめに
- 日本庭園にみられる鳥獣を威嚇し追い払うためのししおどしの流体解析を行いました。
- シンプルな支点、力点、作用点持った剛体運動を、理論値と解析で比較しました。
COLUMN
技術コラム
【粒子法】Vol.30 ししおどしの流体-剛体連成解析
解析モデル
解析条件
理論
モーメントのつり合いより、ししおどしが回転し始める流体モーメントMFを求めます。
ρはししおどしの密度、Vはx-側のししおどしの体積、V’はx＋側のししおどしの体積、Lはx-側の支点から重心までの長さ、Lはx+側の支点から重心までの長さ、ｇは重力加速度を示します。
ししおどしのお椀に水が溜まり、流体によるモーメントが0.033 [N・m]に達すると回転が発生します。
解析結果
側面、斜視面からのアングルの結果アニメーションを示します。
3.8秒後、7.9秒後にお椀から溢れ始めることを確認しました。
結果評価
解析結果より、流体から支点に生じるモーメントを青線で示します。
理論的に回転が生じ始めるモーメントを赤線で示します。
流体がお椀に溜まり、一定のモーメントに達すると回転していることが確認できます。
溢れ始める3.8秒後、7.9秒後付近でモーメントがピークに達しています。
周期的な特性が確認でき、約4秒程度の周期で回転すると考えられます。
まとめ
- ししおどしの流体-剛体連成解析を行いました。
- 理論的に回転に至るモーメントと、解析上で回転に至るモーメントが一致しました。
- 流量を一定にしているため、周期的に回転が生じることを確認しました。
[From H.Yazawa]
使用ソフトウェア（Particleworks）
・ 流体解析ソフトウェア Particleworks （パーティクルワークス）製品ページ
https://www.sbd.jp/products/flow/particleworks.html
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