格子ボルツマン法による次世代津波シミュレーション手法の開発と大規模並列化

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は，格子ボルツマン法による津波の発生から市街地氾濫に至るまでの統一的かつ効率的な流体シミュレーション手法の構築に向けて，浅水長波理論に基づく平面2次元モデルと3次元自由表面流れモデルの弱連成スキームの開発および精度検証を実施した．具体的な研究成果は以下の通りである．格子ボルツマン法は，流体の弱圧縮を許容する陽解法の流体シミュレーション手法である．よって，平面2次元モデルから3次元モデルへの接続の際に，流速に加えて密度接続を行う必要がある．この密度圧縮を無視して接続を行うと，接続境界付近で水位が不連続となり，精度よく3次元モデルへの接続を行うことができないことが明らかとなった．そこで，本研究では昨年度提案した格子ボルツマン法による3次元自由表面流れモデルの弱圧縮の指標を用いて，格子ボルツマン法の2次元-3次元弱連成スキームを新たに開発した．本接続スキームを用いて，角柱まわりのゲート急開流れの再現シミュレーションを実行したところ，本研究で開発した弱連成スキームは，津波のシミュレーションを実行する上で求められる，大流量の流体が断続的に流入し続ける流れをシームレスに接続することが可能であることが明らかとなった．また，さらに，本スキームを用いて，実地形を想定した実験室規模の津波浸水シミュレーションを実行したところ，本シミュレーション手法は，非圧縮流れを仮定した従来の手法と比較して，3次元津波浸水シミュレーションを効率的に実行できることが明らかとなった．