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ArcGISのデータを活用した風況解析

ArcGISのデータを活用した風況解析

GISデータとして普及している地形データ、建物形状データをそのまま利用できますので、従来の流体解析ソフトのようにモデルデータ変換や再モデリングの必要なく、そのまますぐにシミュレーションを行うことができます。 標高データについては、ArcGISのラスターデータやTINデータをサポートします。建物データについては、高さ情報を属性として格納したポリゴンデータやマルチパッチフィーチャークラスをサポートしますので、押出しによる建物から、市販3DモデルやESRI CityEngineで作成された建物データまで様々なデータを利用可能です。
(※データ読み込みや編集はArcGIS 3D Analyst Extensionの機能です)

直感的な操作環境による計算格子の生成

風況シミュレーションでは計算格子と呼ばれる三次元的な格子を作成し。その格子の詳細度が計算結果の精度に影響を与えます。Airflow Analystでは、作成中の計算格子が地図上に3次元で表示され、ユーザの設定操作に応じてインタラクティブに変更されます。ユーザはその計算領域の範囲、地形・地物に対する格子間隔の細かさを3次元的に確認しながら格子設定を決めていくことができます。

直感的な操作環境による計算格子の生成
LESによる高度な非定常解析をPCで実現

LESによる高度な非定常解析をPCで実現

Airflow Analystは時間と共に複雑に変化する風の動きを忠実にシミュレーションできるLES(Large Eddy Simulation)ソルバーを搭載します。LESは計算に非常に時間が必要と言われているアルゴリズムですが、Airflow Analystで使用するLESはマルチコアCPUに最適化しているため、汎用PCでも数時間で結果を得ることができます。さらに高速演算に特化したGPUを搭載したPCを使うと、CPUの数倍の計算速度を実現できます。短時間で風の動きを確認できるので、設計者は風を考慮したデザインや課題解決の検討に注力できます。

わかりやすい表現・可視化機能

ArcGIS 3D Analyst の表示機能を独自に拡張することで、流体現象の様々な可視化を実現しました。表示領域をインタラクティブにかつ3-Dアニメーション表示できますので、流れの構造を分かりやすく、地図上でプレゼンテーションできます。
また解析結果に対して統計処理を行ったり、フィーチャクラスへの変換が可能ですので、ArcGISが得意とする空間的な分析評価に結果を活用したり、マップとして出力し共有することが可能です。

統計情報の出力

時々流体解析の結果は時間とともに変化する非定常な解析です。風速やガス濃度などのように時間とともに変化する量を、定量的に評価するため、時系列的変数の統計処理が可能です。
シミュレーション後の統計処理として、格子点毎の各種変数の平均値・最大値・最小値・標準偏差を計算し、出力が可能です。
(右図は時間平均された風速分布)

透過壁の設定

樹木や防風ネットなどは風を弱めて透過させる働きがあります。Airflow Analystでは地図上の形状に対して透過壁としての性質を割り当てることで、透過する風を模擬できます。これにより植栽や防風ネットなどが風環境に与える影響を考慮したシミュレーションが可能です。

拡散や熱対流のシミュレーション

拡散源から放出されたガスなどの物質が風によって周囲にどのように拡散するのか、Airflow Analystは拡散の範囲や濃度の解析が可能です。
また、地表や地物の表面温度を設定することによって、そこを熱源とした対流現象を考慮した風の挙動を再現できます。

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