気象要因を反映した地域の音環境解析に関する研究

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本研究では風速分布と気温分布が音の伝播経路に及ぼす影響をシミュレーションできる,有限要素法に基づく新しい数値解析法の開発を進めてきた.基礎方程式は波動解析のアプローチをとるもので,音圧と擾乱流速を変数とする連成支配方程式を有限要素法により離散化して解くところに新規性がある.前年度までに2次元および3次元の解析過程を構築し,採用したMurの放射境界条件が機能すること,および風速分布・気温分布の影響のもと,音が妥当に屈折する解が得られることを確認している.最終年度に当たる本年度は,3次元解析法の並列計算化を主たるテーマとして取り組んだ.通信ライブラリにMPIを採用し,解析コードを並列した結果,大規模な解析メッシュの計算ができるようになった.並列化した3次元解析法を用いて,ベンチマーク的な計算を行った結果,小規模な解析メッシュのときには発散傾向にあった条件の問題でも安定した解が得られるなど,解析条件が著しく拡大し,実用的な解析を行う見込みが高まったと判断している.その一例として,橋げたの上下振動に伴う低周波音伝播のシミュレーションを試みた.本解析方法は擾乱流速を未知数としているため,橋げたの振動を流速に正弦履歴を与える境界条件として扱うことが可能である.解析結果は極めて妥当なもので,Helmholtz系の波動解析では双極子音源としか扱うことができなかったものを,実際の構造形状を与える現実的な解析モデルを扱うことができ,かつ低周波音に風や気温が与える影響を評価することができるようになった.