風環境:1億グリッド 風環境シミュレーション

解析の概要

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断面風速分布

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平面風速分布

1億超グリッド風環境解析

 最近は更に広域での解析と、該当建物周辺を精密に再現した解析が求められています。より詳細な風速分布が必要になっているからです。これら大規模解析のニーズに応えるために、1億グリッド以上の解析がPCで可能です。本件の解析規模は800m×800m×300mの領域で、888×888×146115127424グリッドです。

上記画像説明
 1億グリッド解析は非常に情報量が多いが、適切な可視化によって風況を的確に把握する事ができる。モデル作成の難易度も重要な要素であり、解析計算とバランスして行う必要がある。

解析の詳細


      断面風速ベクトル

       


      平面風速分布

       


      表面風速分布
・解析の目的

― 1億グリッドの世界にようこそ。 ―

 風環境の数値シミュレーションは1980年代後半から始まり、風洞実験に伍して急激な発展を遂げてきました。 数値シミュレーションの特徴は、 1.実施費用が安い(風洞実験500万円/式に比べて数値シミュレーション150万円程度)。 2.モデルさえ作成出来れば短時日で可能。 3.相似則で問題がない(風洞実験は相似則が全く合っていないので精度が担保できない)。 4.植栽などの表現が正確。 5.3次元でデータをサンプリング出来可視化が容易。 など、風洞実験にないメリットを数多く持っています。 しかし、利用が増えるにつれ風の数値シミュレーションは、解析対象領域の増大や、密集建物・風の道の再現などの問題に直面し、たくさんの格子を必要とする解析が必要となってきています。  大規模格子を用いる解析は、長く地球シミュレータやスーパーコンピュータ「京」の独壇場と思われてきましたが、私どもはメモリは必要とするものの(32~64GB程度)、PCベースで1~2億グリッド以上の大規模計算を実施するソフトを開発し実績を積み上げ始めています。 数1000万円もするクラスターマシンでわざわざ使いにくいLinuxを触らなくても、普通のWindowsの世界でExcelもWordも操作しながらコストパフォーマンスの高いシミュレーションを実施することを目指しています。 
・解析の内容
 CADで作成した建物データから直接解析用格子を作成しました。
建物周りのかなり広い領域内の構造物を再現してあります。
本件の解析規模は、800m×800m×300mの領域を888×888×146= 115127424グリッドに分割し最小格子間隔は0.375 m程度です(図1,2-1、2-2参照)。 風向SSWとしてべき 乗則を適用し風の計算を実施しました。 計算時間 は約20時間/ケースです。

  • 図1 格子分割平面図

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  • 図2-1 解析モデルパース図(CAD)

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  • 図2-2 解析モデルパース図(解析格子)

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     計画建物やその周辺領域に多くのグリッドを割り当てる事により飛躍的に解像度が増すので、建物前方の吹き降ろしの生成や加速域の流況、後流に出来る渦の様子など、様々な流れ現象を観察する事が出来るようになります。 WindPerfectのポストプロセッサGenesysはDirect3Dで直接駆動しているため、OpenGL系ソフトよりも圧倒的に高速な可視化をPC上で実現出来、ストレスなく操作可能です。
    ・お問い合わせ

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