実地形版非定常・非線形風況シミュレータ - 九州大...
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実地形版非定常・非線形風況シミュレータ実地形版非定常・非線形風況シミュレータRIAMRIAM--COMPACTCOMPACT®®を用いたを用いた
33次元孤立地形の数値風況予測次元孤立地形の数値風況予測
九州大学九州大学 応用力学研究所応用力学研究所
風工学分野風工学分野
内田内田 孝紀孝紀
[email protected]@riam.kyushu--u.ac.jpu.ac.jp092092--583583--77767776
H23年度 国交省建築基準整備促進事業
風圧力、耐風設計等の基準の合理化に関する調査委員会地形影響評価WGにおけるベンチマークテスト
33次元孤立地形周辺流の次元孤立地形周辺流のLESLES
ーー近寄り流れの乱れが無い場合近寄り流れの乱れが無い場合ーー
計算条件など①計算条件など①
5h5h 9.77h9.77h 14.77h14.77h
実験データ実験データ20h20h
Side viewSide view
Rear viewRear view
10h10h
hh
20h20h
5h5h 5h5h
計算条件など計算条件など②②
5h5h 9.77h9.77h
14.77h14.77h
10h10h
20h20h
5h5h
5h5h
計算条件など③計算条件など③
hh
UUrefref
Re=Re=UUrefrefh/h/νν=12,500=12,500
••MX=MX=251251,, MY=MY=201201,, MZ=MZ=113131（約（約660660万点）万点）
•• ΔΔxx=0.05h=0.05h～～0.7h0.7h• ΔΔyy=0.05h=0.05h• ΔΔzz=0.003h=0.003h～～0.5h0.5h
計算条件など④計算条件など④
左の赤線
（論文より引用）
孤立峰の形状孤立峰の形状
孤立峰高さ
石原孟，日比一喜：急な斜面をもつ３次元孤立峰周りの流れ場の乱流特性，日本風工学会論文集，No.73，pp.3-14，1997
計算条件など⑤計算条件など⑤
［計算機環境］［計算機環境］
・応用力学研究所計算機室所有のスパコン・応用力学研究所計算機室所有のスパコンSXSX--9F 9F （（NECNEC製）製）
・・66コアを利用コアを利用(P6 Job)(P6 Job)
・・Memory Memory 約約2.2GB2.2GBを使用を使用
・・ΔΔtt=0.002 (=0.002 (無次元時間無次元時間))1RUN1RUNでで50,00050,000ステップの計算ステップの計算((約約1h1hの計算時間の計算時間))t=0t=0～～100100の時間進行の時間進行((助走計算：スピンアップ助走計算：スピンアップ))t=100t=100～～200200の時間進行の時間進行((乱流緒量の評価乱流緒量の評価))
・・MX=MX=251251,, MY=MY=201201,, MZ=MZ=113131（約（約660660万点）万点）
・・ΔΔxx=0.05h=0.05h～～0.7h0.7h，，ΔΔyy=0.05h=0.05h，，ΔΔzz=0.003h=0.003h～～0.5h0.5h
計算結果計算結果①①瞬間場瞬間場Side ViewSide View 1.31.3
u/Uu/Urefref
--0.70.7
zz
xx主流方向速度成分のコンター図主流方向速度成分のコンター図
速度ベクトル図速度ベクトル図
Flow
時間平均場時間平均場
流線図流線図
Side ViewSide View
zz
xx
計算結果②計算結果②1.31.3
u/Uu/Urefref
--0.70.7
速度ベクトル図速度ベクトル図
Flow
計算結果③計算結果③流入風の乱れ無し流入風の乱れ無し
--2.5h2.5h --1.25h1.25h 0h0h +1.25h+1.25h +2.5h+2.5h +3.75h+3.75h
+5h+5h
風洞実験 数値計算(LES)
計算結果④計算結果④流入風の乱れ無し流入風の乱れ無し 風洞実験 数値計算(LES)
--2.5h2.5h --1.25h1.25h 0h0h +1.25h+1.25h +2.5h+2.5h +3.75h+3.75h
+5h+5h
乱流境界層の乱流境界層のLESLES
ーー流入変動風の作成流入変動風の作成ーー
計算条件など計算条件など
［計算機環境］［計算機環境］
・応用力学研究所計算機室所有のスパコン・応用力学研究所計算機室所有のスパコンSXSX--9F 9F （（NECNEC製）製）
・・66コアを利用コアを利用(P6 Job)(P6 Job)
・・Memory Memory 約約11GB11GBを使用を使用
・・ΔΔtt=0.002 (=0.002 (無次元時間無次元時間))1RUN1RUNでで100,000100,000ステップの計算ステップの計算((約約7h7hの計算時間の計算時間))t=0t=0～～200200の時間進行の時間進行((助走計算：スピンアップ助走計算：スピンアップ))t=200t=200～～400400の時間進行の時間進行((乱流緒量の評価乱流緒量の評価))
・・MX=MX=10001000,, MY=MY=201201,, MZ=MZ=113131（約（約2,6002,600万点）万点）
・・ΔΔxx==ΔΔyy=0.05h=0.05h，，ΔΔzz=0.003h=0.003h～～0.5h0.5h
0.2h (x)0.2h (x)××0.2 (y)0.2 (y)××2h (z)2h (z)但し，但し，hhは孤立峰の高さは孤立峰の高さ
K=1,90J=9,13I=19,23
1010本のラフネスブロック本のラフネスブロック
10h10h
20h20h
49.95h49.95h
0.9h0.9h
ラフネスブロック下流のラフネスブロック下流の助走距離は助走距離は49.05h49.05h
計算結果計算結果①①
瞬間場瞬間場(t=100)(t=100)
計算結果②計算結果②
時間平均場時間平均場(t=200(t=200～～300)300)
計算結果③計算結果③
平均風速平均風速 乱流強度乱流強度
33次元孤立地形周辺流の次元孤立地形周辺流のLESLES
ーー近寄り流れの乱れが有る場合近寄り流れの乱れが有る場合ーー
乱流境界層に埋没した乱流境界層に埋没した孤立峰周辺流の解析孤立峰周辺流の解析
［計算機環境］［計算機環境］・応用力学研究所計算機室所有のスパコン・応用力学研究所計算機室所有のスパコン
SXSX--9F 9F （（NECNEC製）製）
・・66コアを利用コアを利用(P6 Job)(P6 Job)
・・Memory Memory 約約14GB14GBを使用を使用
・・ΔΔtt=0.002 (=0.002 (無次元時間無次元時間))1RUN1RUNでで50,00050,000ステップの計算ステップの計算((約約6h6hの計算時間の計算時間))t=0t=0～～500500の時間進行の時間進行((助走計算：スピンアップ助走計算：スピンアップ))t=500t=500～～600600の時間進行の時間進行((乱流緒量の評価乱流緒量の評価))
・・MX=MX=11251251,, MY=MY=201201,, MZ=MZ=113131（約（約3,3003,300万点）万点）
・・ΔΔxx=0.05h=0.05h～～0.7h0.7h，，ΔΔyy=0.05h=0.05h，，ΔΔzz=0.003h=0.003h～～0.5h0.5h
計算結果計算結果①①
瞬間場瞬間場Side ViewSide View
1.31.3
u/Uu/Urefref
--0.70.7
zz
xx
主流方向速度成分のコンター図主流方向速度成分のコンター図
速度ベクトル図速度ベクトル図
乱れ無し乱れ無し 乱れ有り乱れ有り
Flow
計算結果②計算結果②時間平均場時間平均場Side ViewSide View
zz
xx
1.31.3
u/Uu/Urefref
--0.70.7
主流方向速度成分のコンター図主流方向速度成分のコンター図
乱れ無し乱れ無し 乱れ有り乱れ有り
速度ベクトル図速度ベクトル図
渦中心が上流側へシフト渦中心が上流側へシフト
Flow
計算結果③計算結果③風洞実験 LES，乱れ無し
+5h+5h
--2.5h2.5h --1.25h1.25h 0h0h +1.25h+1.25h +2.5h+2.5h +3.75h+3.75h
LES，乱れ有り
風洞実験 LES，乱れ無し
LES，乱れ有り
--2.5h2.5h --1.25h1.25h
計算結果④計算結果④
+1.25h+1.25h0h0h +2.5h+2.5h +3.75h+3.75h
+5h+5h
計算時間とメモリ量の比較計算時間とメモリ量の比較
［計算機環境］［計算機環境］・応用力学研究所計算機室所有のスパコン・応用力学研究所計算機室所有のスパコン
SXSX--9F 9F （（NECNEC製）製）
・・66コアを利用コアを利用(P6 Job)(P6 Job)
・孤立峰のみの場合・孤立峰のみの場合（約（約660660万点）万点）・・Memory Memory 約約2.2GB2.2GBを使用を使用・・50,00050,000ステップの計算ステップの計算((約約1h1hの計算時間の計算時間))
・乱流境界層の場合・乱流境界層の場合（約（約2,6002,600万点）万点）・・Memory Memory 約約11GB11GBを使用を使用・・50,00050,000ステップの計算ステップの計算((約約3.5h3.5hの計算時間の計算時間))
・乱流境界層・乱流境界層++孤立峰の場合孤立峰の場合（約（約3,3003,300万点）万点）・・Memory Memory 約約14GB14GBを使用を使用・・50,00050,000ステップの計算ステップの計算((約約6h6hの計算時間の計算時間))