CAD/GISデータを用いた三次元地形・構造物周りの風の並列計算システムの構築

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650482
• Research Institution: CHUO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 樫山 和男 中央大学, 理工学部, 教授 (10194721)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平野 廣和 中央大学, 総合政策学部, 教授 (80256023)
• Keywords: CAD / GIS / 地形・構造物周りの風 / 安定化有限要素法

Research Abstract

本年度は,昨年度までに構築した三次元の地形・構造物モデリングシステムおよび風の並列計算システムの高精度化と汎用化および両システムの統合化を行った.その結果,以下の結論を得た.
1.地形・構造物モデリングシステム
地形・構造物モデリングシステムでは,地形と構造物の形状データの取得法として,これまでGISデータのみを用いていたのに対して,GISデータとCADデータの両方から形状データを取得できるようにシステムの拡張を図った.これにより,形状データの取得が簡便にかつ高精度に行うことが可能となった.なお,両者のデータの統合は,DXFファイル形式を用いて行っている.地形を正確に表現するために,地表面の形状モデリングでは,等高線に加えて谷線・尾根線も正確に表現することを可能にした.また,棚田要素の発生を抑えるために要素のスワッピング手法の改良を行った.3次元空間の要素分割法としては,非構造格子に基づくデラウニー法に基づく方法を用いた.本システムにより,複雑な地形・構造物周りに対する形状モデリングと三次元の要素生成が可能となることを適用例により示した.
2.風の並列計算システム
風の並列計算システムでは,密度変化を考慮したNavier-Stokes方程式を基礎方程式として,安定化有限要素法に基づく有限要素並列計算システムを構築した.なお,要素には複雑形状への適用性の高い四面体要素を用い,並列化にはMPIを使用した.本手法による計算結果の妥当性は,実験結果等との比較により検証した.また,本システムは,分散メモリー型並列計算機上において高い並列計算効率を与えることを示した.さらに,地形・構造物モデリングシステムとの統合を図り,データ作成から計算結果を得るまでの時間を大幅に短縮した.

Research Products

• [Publications] 樫山和男: "3次元地形形状の高精度化に関する研究"計算工学講演会論文集. 7巻. 407-410 (2002)
• [Publications] 清水隆博: "安定化有限要素法による密度成層を考慮した地形風と降雨解析"第16回数値流体力学シンポジウム論文集. 16巻. 313-2 (2001)
• [Publications] Kazuo Kashiyama: "Parallel finite element method for orographic wind flow and rainfall"Proc. of 14th International Conference on Parallel CFD Conference. 14巻(印刷中). (2003)