浸透流問題における各種数値解析法とフローネット法
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概要
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種々の浸透流解析法 : FDM, FEM-CST, FEM-4CST, FEM-8ISO, FEM-9ISO, BEM-C, BEM-R, 及び, FNMについて述べ, 2つの典型的な例題 : 頭首工問題, 矢板問題について解析を行った。そして, 次の結論を得た。(1) ここで開発した各種浸透流解析プログラムは正しく動くことがわかった。(2) BEM-Cで得られた結果は他の数値解析法と比べて若干異なる傾向を示す。BEM-C及びBEM-Rは要素数が少なくても計算精度が比較的高い。(3) FEM解析は, 高次の要素(9節点アイソパラメトリック要素, 8節点アイソパラメトリック要素)を用いたり, CST要素の場合でも細分割すると精度がよくなる。4CST要素を用いた計算は, CST要素の欠点を補い, 良好な結果を与える。(4) 数値解は, 一般に, 圧力(すなわち節点水頭)に関する計算精度が高く, 流量の計算精度がやや落ちる。これは, 節点水頭から節点流速を求めたり(FDM), 要素流速やガウスの積分点における流速から節点流速を求める(FEM)ときに誤差が生じるものと考えられる。(5) フローネット法は簡単な方法であるが, 精度よく浸透流問題を解くことができる。卒業年次が異なる5人の学生が上述の2つの問題に対して求めた結果によると, 流量に関して13%以内の精度, 圧力に関して3%以内の精度となり, 5人の結果を平均すると流量に関して6%, 圧力に関して1%の精度となった。十分実用にたえる精度であると考えられる。この場合も圧力(すなわち節点水頭)の計算精度が高いことがわかる。
- 1995-01-30
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