FLUID SLOSHING BEHAVIOR ANALYSIS APPARATUS AND METHOD THEREOFThe present invention relates to an apparatus for analyzing sloshing behavior of a fluid contained in a water pool and a method thereof, the apparatus including a user input module, a first calculation module, a comparison determination module, a second calculation module, a third calculation module, a fourth calculation module, a display module, and a control module, whereby there is an advantage such that it is possible to easily, quickly, and accurately perform an analysis of sloshing behavior of the fluid contained in a large water pool such as a spent nuclear fuel storage pool for cooling and storing nuclear fuel assemblies used in nuclear power generation.An apparatus for analyzing sloshing behavior of a fluid contained in a water pool, the apparatus comprising: a user input module outputting a specific input signal of a user according to a request of the user; a first calculation module receiving information data, on a width of the water pool, a height of the fluid contained in the water pool, and a width and cycle of an external excitation, output according to the specific input signal of a corresponding user from the user input module and, on a basis thereof, calculating a natural frequency of an nth (n=1, 2, 3, . . . ) mode of the fluid according to a movement of a free surface of the fluid as well as a frequency of the external excitation; a comparison determination module comparing values, of the frequency of the external excitation and the natural frequency of the nth mode of the fluid calculated from the first calculation module, with each other, thereby determining whether the frequency of the external excitation is greater than twice the natural frequency of a primary mode of the fluid contained in the water pool; a second calculation module, when the frequency of the external excitation is determined to be greater than twice the natural frequency of the primary mode of the fluid contained in the water pool by the comparison determination module, calculating a height change value of the fluid due to the frequency of the external excitation using the values, of the frequency of the external excitation and the natural frequency of the nth mode of the fluid, calculated from the first calculation module along with the information data, on the width of the water pool, the height of the fluid contained in the water pool, and the width and frequency of the external excitation, output according to the specific input signal of the corresponding user from the user input module; a third calculation module, when the frequency of the external excitation is determined to be greater than twice the natural frequency of the primary mode of the fluid contained in the water pool by the comparison determination module, calculating a height change value of the fluid due to convection of the fluid contained in the water pool using the values, of the frequency of the external excitation and the natural frequency of the nth mode of the fluid, calculated from the first calculation module along with the information data, on the width of the water pool, the height of the fluid contained in the water pool, and the width and frequency of the external excitation, output according to the specific input signal of the corresponding user from the user input module; a fourth calculation module summing the height change value of the fluid due to the frequency of the external excitation, calculated from the second calculation module, and the height change value of the fluid due to the convection of the fluid contained in the water pool, calculated from the third calculation module, thereby calculating a sloshing value of the fluid contained in the water pool; a display module, displaying on a display screen information on a sloshing behavior analysis of the fluid contained in the water pool on the basis of the sloshing value of the fluid contained in the water pool calculated from the fourth calculation module; and a control module receiving the sloshing value, calculated from the fourth calculation module according to the specific input signal of the corresponding user from the user input module, of the fluid contained in the water pool and, on the basis of the sloshing value, generating information on the sloshing behavior analysis of the fluid contained in the water pool, thereby controlling operations of the user input module, the first to fourth calculation modules, the comparison determination module, and the display module to allow the same to be displayed in a form of a text or graph on a display screen of the display module to be visually seen by the corresponding user.
수조에 담긴 유체의 출렁임 거동 분석 장치 및 그 방법본 발명은 수조에 담긴 유체의 출렁임 거동 분석 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 사용자의 요구에 따라 사용자의 특정 입력신호를 출력하는 사용자 입력모듈과, 사용자 입력모듈로부터 해당 사용자의 특정 입력신호에 따라 출력된 수조의 폭, 수조에 담긴 유체의 높이, 및 외부 가진 폭과 주기에 대한 정보데이터를 제공받아 이를 기반으로 외부 가진 주파수를 비롯하여 유체의 자유표면 움직임에 따른 유체의 N(N=1,2,3,…)차 모드 고유진동수를 계산하는 제1 연산모듈과, 제1 연산모듈로부터 계산된 외부 가진 주파수와 유체의 N차 모드 고유진동수의 값을 비교하여 외부 가진 주파수가 수조에 담긴 유체의 1차 모드 고유진동수의 2배보다 큰지를 판별하는 비교판단모듈과, 비교판단모듈의 판별에 의해 외부 가진 주파수가 수조에 담긴 유체의 1차 모드 고유진동수의 2배보다 클 경우, 사용자 입력모듈로부터 해당 사용자의 특정 입력신호에 따라 출력된 수조의 폭, 수조에 담긴 유체의 높이, 및 외부 가진 폭과 주기에 대한 정보데이터와 함께 제1 연산모듈로부터 계산된 외부 가진 주파수와 유체의 N차 모드 고유진동수의 값을 이용하여 외부 가진 주파수에 의한 유체의 높이 변화 값을 계산하는 제2 연산모듈과, 비교판단모듈의 판별에 의해 외부 가진 주파수가 수조에 담긴 유체의 1차 모드 고유진동수의 2배보다 클 경우, 사용자 입력모듈로부터 해당 사용자의 특정 입력신호에 따라 출력된 수조의 폭, 수조에 담긴 유체의 높이, 및 외부 가진 폭과 주기에 대한 정보데이터와 함께 제1 연산모듈로부터 계산된 외부 가진 주파수와 유체의 N차 모드 고유진동수의 값을 이용하여 수조에 담긴 유체의 대류에 의한 유체의 높이 변화 값을 계산하는 제3 연산모듈과, 제2 연산모듈로부터 계산된 외부 가진 주파수에 의한 유체의 높이 변화 값과 제3 연산모듈로부터 계산된 수조에 담긴 유체의 대류에 의한 유체의 높이 변화 값을 합산하여 수조에 담긴 유체의 출렁임(sloshing) 값을 계산하는 제4 연산모듈과, 제4 연산모듈로부터 계산된 수조에 담긴 유체의 출렁임 값을 기반으로 수조에 담긴 유체의 출렁임 거동 분석에 대한 정보를 디스플레이 화면에 표시하는 디스플레이 모듈과, 사용자 입력모듈로부터 해당 사용자의 특정 입력신호에 따라 제4 연산모듈로부터 계산된 수조에 담긴 유체의 출렁임 값을 제공받아 이를 기반으로 수조에 담긴 유체의 출렁임 거동 분석에 대한 정보를 생성하여 해당 사용자가 시각적으로 볼 수 있도록 텍스트 또는 그래프 형태로 디스플레이 모듈의 디스플레이 화면에 표시되도록 사용자 입력모듈, 제1 내지 제4 연산모듈, 비교판단모듈, 및 디스플레이 모듈의 동작을 제어하는 제어모듈을 포함함으로써, 원자력 발전에 사용된 핵연료 집합체를 냉각수 안에서 냉각시키며 저장하는 사용후핵연료저장조와 같이 큰 수조에 담긴 유체의 출렁임 거동 분석을 저렴한 비용으로 간편하고 신속 및 정확하게 수행할 수 있는 효과가 있다.사용자의 요구에 따라 사용자의 특정 입력신호를 출력하는 사용자 입력모듈;상기 사용자 입력모듈로부터 해당 사용자의 특정 입력신호에 따라 출력된 수조의 폭, 수조에 담긴 유체의 높이, 및 외부 가진 폭과 주기에 대한 정보데이터를 제공받아 이를 기반으로 외부 가진 주파수를 비롯하여 유체의 자유표면 움직임에 따른 유체의 N(N=1,2,3,…)차 모드 고유진동수를 계산하는 제1 연산모듈;상기 제1 연산모듈로부터 계산된 외부 가진 주파수와 유체의 N차 모드 고유진동수의 값을 비교하여 외부 가진 주파수가 수조에 담긴 유체의 1차 모드 고유진동수의 2배보다 큰지를 판별하는 비교판단모듈;상기 비교판단모듈의 판별에 의해 외부 가진 주파수가 수조에 담긴 유체의 1차 모드 고유진동수의 2배보다 클 경우, 상기 사용자 입력모듈로부터 해당 사용자의 특정 입력신호에 따라 출력된 수조의 폭, 수조에 담긴 유체의 높이, 및 외부 가진 폭과 주기에 대한 정보데이터와 함께 상기 제1 연산모듈로부터 계산된 외부 가진 주파수와 유체의 N차 모드 고유진동수의 값을 이용하여 외부 가진 주파수에 의한 유체의 높이 변화 값을 계산하는 제2 연산모듈;상기 비교판단모듈의 판별에 의해 외부 가진 주파수가 수조에 담긴 유체의 1차 모드 고유진동수의 2배보다 클 경우, 상기 사용자 입력모듈로부터 해당 사용자의 특정 입력신호에 따라 출력된 수조의 폭, 수조에 담긴 유체의 높이, 및 외부 가진 폭과 주기에 대한 정보데이터와 함께 상기 제1 연산모듈로부터 계산된 외부 가진 주파수와 유체의 N차 모드 고유진동수의 값을 이용하여 수조에 담긴 유체의 대류에 의한 유체의 높이 변화 값을 계산하는 제3 연산모듈;상기 제2 연산모듈로부터 계산된 외부 가진 주파수에 의한 유체의 높이 변화 값과 상기 제3 연산모듈로부터 계산된 수조에 담긴 유체의 대류에 의한 유체의 높이 변화 값을 합산하여 수조에 담긴 유체의 출렁임(sloshing) 값을 계산하는 제4 연산모듈;상기 제4 연산모듈로부터 계산된 수조에 담긴 유체의 출렁임 값을 기반으로 수조에 담긴 유체의 출렁임 거동 분석에 대한 정보를 디스플레이 화면에 표시하는 디스플레이 모듈;상기 사용자 입력모듈로부터 해당 사용자의 특정 입력신호에 따라 상기 제4 연산모듈로부터 계산된 수조에 담긴 유체의 출렁임 값을 제공받아 이를 기반으로 수조에 담긴 유체의 출렁임 거동 분석에 대한 정보를 생성하여 해당 사용자가 시각적으로 볼 수 있도록 텍스트 또는 그래프 형태로 상기 디스플레이 모듈의 디스플레이 화면에 표시되도록 상기 사용자 입력모듈, 상기 제1 내지 제4 연산모듈, 상기 비교판단모듈, 및 상기 디스플레이 모듈의 동작을 제어하는 제어모듈;상기 제어모듈의 제어에 따라 상기 제1 내지 제4 연산모듈로부터 계산된 유체의 자유표면 움직임에 따른 유체의 N차 모드 고유진동수, 외부 가진 주파수에 의한 유체의 높이 변화 값, 수조에 담긴 유체의 대류에 의한 유체의 높이 변화 값, 수조에 담긴 유체의 출렁임 값, 또는 수조에 담긴 유체의 출렁임 거동 분석에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 데이터베이스(DB)화하여 저장하는 저장모듈; 및상기 제어모듈의 제어에 따라 상기 제1 내지 제4 연산모듈로부터 계산된 유체의 자유표면 움직임에 따른 유체의 N차 모드 고유진동수, 외부 가진 주파수에 의한 유체의 높이 변화 값, 수조에 담긴 유체의 대류에 의한 유체의 높이 변화 값, 수조에 담긴 유체의 출렁임 값, 또는 수조에 담긴 유체의 출렁임 거동 분석에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 외부의 사용자 단말로 전송하는 통신모듈을 포함하는 수조에 담긴 유체의 출렁임 거동 분석 장치.