〜 日水コンの取り組み 〜
粒子法の応用に関する試み
従来の解析手法(オイラー法)と粒子法(ラグランジェ法)
オイラー法は観測者が空間に固定されているもので、従来、連続体(水など)の計算法として広く用いられてきた差分法や有限要素法はオイラー法である。差分法や有限要素法では、計算対象とする空間をメッシュによって分割する。変数はメッシュ上に配置し、連続体の挙動を記述する微分方程式をそのメッシュを用いて離散化する。
ラグランジェ法は、物質に観測者が乗っていて、物質の移動とともに観測者も移動するものである。粒子法は、メッシュレスのラグランジェ法である。
日水コンでは、水の流れなどの連続体は、従来通りオイラー法で解き、物質の移動をラグランジェ法で解く、Euler-Lagrangeカップリング法を提案します。
日水コンの粒子法(Euler-Lagrangeカップリング法)の適用実績
濁水フェンス規模の違いによる濁質分の挙動追跡
日水コンでは、貯水池流れを差分法(オイラー法)で解き、微細土砂(濁質分)をラグランジェ法により追跡する貯水池濁水解析(鉛直2次元解析)を実施しています。
従来の解析方法 1メッシュ(数百メートル×1m)につき、1つの平均濃度(濁度)を計算。 |
粒子法 貯水池に流入する粒子の位置・物質量を計算メッシュにとらわれることなく計算。 |
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・H20宮ヶ瀬ダム濁水対策検討業務（関東地整 相模川水系広域ダム管理事務所）
水路へ流入したアオコの成長と移動の追跡
日水コンでは、水路の流れを差分法(オイラー法)で解き、微細土砂(濁質分)をラグランジェ法により追跡する富栄養化解析(3次元解析)を実施しています。
アオコの浮上・沈降を導入することからアオコ(ミクロキスティス)の集積や分散の挙動の解析も可能となります。
粒子法(粒子追跡法)によるアオコの追跡結果
右図
図中上側から入ったアオコが増殖しながら、下側に移動する状況を追跡
下図
図中右下側から入ったアオコが増殖しながら、上側に移動する状況を追跡
※ ●の大きさはアオコの濃度を示す。
