都市街区スケールとメソスケールをつなぐ大規模数値計算
【研究分野】水工学
【研究キーワード】
大気境界層 / 都市大気環境 / 建物後流 / 格子ボルツマン法 / LES / 大規模構造 / 都市大気乱流 / 都市街区 / 格子ボルツマン法LES / 浮力 / 都市大気境界層 / 都市街区の流れ / 大規模数値計算 / LBM / 熱 / 大規模計算 / 都市気象
【研究成果の概要】
本研究では浮力を考慮した格子ボルツマン法LESモデルを開発し、それを用いた都市大気境界層の計算を実施した。熱の輸送過程を差分法で表現し、ブジネスク近似を用いて格子ボルツマン法に浮力効果を導入した。水平面に均一な正の熱負荷を与えた大気境界層の計算を実施し、一般的な大気境界層の特性を再現することを確認した。また、既存の差分法に基づくLESモデルとの比較からほぼ同精度の計算結果が得られることを確認した。都市大気境界層の計算を実施し、浮力に起因するロール渦と、それによる街区内温度場への影響を明らかにした。
【研究の社会的意義】
格子ボルツマン法は従来の流体計算手法に比べGPUを用いた並列計算性能が高く、大規模計算に向いている。本研究ではそれを日中の大気境界層計算に適用したが、これにより例えば大気境界層の流れと都市街区の流れを同時に解くことができ、都市の歩行者が実際に受ける大気環境の形成過程について数値計算により検討することが可能となる。また現在の計算資源を考慮すると計算領域は数百km程度まで拡張可能であり、局地循環の影響なども陽的に考慮することができるようになる。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 小野寺 直幸 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | システム計算科学センター | 研究職 | (Kakenデータベース) |
|
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)