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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

研究課題

研究課題/領域番号 17K06570
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 水工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

稲垣 厚至  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (80515180)

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 (50614484)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] 地上水平風速の年間スペクトル特性とモデリング2018

    • 著者名/発表者名
      何 暁卿・稲垣 厚至・神田 学
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: 74(5)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 移動観測に基づく都市街区内の微気候のアンサンブル平均特性2018

    • 著者名/発表者名
      河本陸,稲垣厚至,神田学,Muhammad Rezza
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: 74(4)

    • NAID

      130007628205

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 格子ボルツマン法による大気境界層の計算2019

    • 著者名/発表者名
      稲垣厚至、小野寺直幸、神田学、青木尊之、渡辺力
    • 学会等名
      気象学会2019年度春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Simulation of Urban-boundary layer with Explicitly Resolving Buildings Structures2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Inagaki, Meral Yucel, Manabu Kanda
    • 学会等名
      AOGS 16th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Communication reduced multi-time-step algorithm for the AMR-based lattice Boltzmann method on GPU-rich supercomputers2019

    • 著者名/発表者名
      Onodera N, Idomura Y, Yussuf A, Shimokawabe T
    • 学会等名
      The 1st R-CCS International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lattice Boltzmann simulation of unstable urban boundary layer over heterogeneous topography2018

    • 著者名/発表者名
      Inagaki A, Onodera N, Kanda M, Aoki T
    • 学会等名
      10th International Conference on Urban Climate
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ACCELERATION OF PLUME DISPERSION SIMULATION USING LOCALLY MESH-REFINED LATTICE BOLTZMANN METHOD2018

    • 著者名/発表者名
      Onodera N, Idomura Y
    • 学会等名
      Proceedings of 26th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-26)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Communication Reduced Multi-time-step Algorithm for Real-time Wind Simulation on GPU-based Supercomputers2018

    • 著者名/発表者名
      Onodera N, Idomura Y, Yussuf A, Shimokawabe T
    • 学会等名
      Proceedings of 9th Workshop on Latest Advances in Scalable Algorithms for Large-Scale Systems (ScalA 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Urban boundary layer analysis of flat and realistic slope cases in a large-scale2017

    • 著者名/発表者名
      Wangsaputra Y, Inagaki A, Kanda M, Onodera N, Aoki T
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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