FLUID-STRUCTURE INTERACTION ANALYSIS OF LIQUID STORAGE STRUCTURES

액체 저장구조물의 유체-구조물 상호작용 해석

In this paper, liquid sloshing effects in rectangular storage structures for spent fuel under earthquake loadings are investigated. Eulerian and Lagrangian approaches are presented. The Eulerian approach is carried out by solving the boundary value problem for the fluid motion. In the Lagrangian approach, the fluid as well as the storage structure is modelled by the finite element method. The fluid region is discretized by using fluid elements. The (1*1)-reduced integration is carried out for constructing the stiffness matrices of the fluid elements. Seismic analysis of the coupled system is carried out by the response spectra method. The numerical results show that the fluid forces on the wall obtained by two approaches are in good agreements. By including the effect of the wall flexibility, the hydrodynamic forces due to fluid motion can be increased very significantly.

본 논문에서는 직사각형 형태의 사용후 핵연료 저장구조물에 대한 내진해석을 다루었다. Eulerian과 Lagrangian의 두가지 해석방법을 사용하여, 그 결과를 비교하였다. Eulerian접근방법에서는 유체 운동에 대한 Laplace방정식의 경계치 문제를 푼 반면, Lagrangian 접근방법에서는 저장구조물은 고체 유한요소로 모형화 하였고, 내부유체는 유체 유한요소로 모형화 하였다. 유체영역을 모형화 하는데 사용된 유체요소의 강성을 적절히 산정하기 위하여 (1*1)의 감차적분을 적용하였다. 응답스펙트럼해석법으로 유체-구조물 상관관계의 내진해석을 수행한 결과, 두 접근방법으로 구한 벽면에 작용하는 유동압이 잘 일치함을 알 수 있었다. 또한 벽면 유연성의 영향을 포함할 경우, 지진 발생시 벽면에 작용하는 유동압이 크게 증가할 수 있음을 알았다.