Airflow Analystで構築する計算格子について解説します。
This section describes the computational grids which Airflow Analyst creates.
安定した計算ができるように留意しながら計算格子を生成する必要があります。
Care must be taken to generate computational grids so that stable computations can be performed.
風況の数値シミュレーションは、計算格子という3次元的に分割した空間座標に沿って行われます。
格子の形状は、各軸方向の分割線の交点(格子点)の座標値により規定されます。
各格子点における風速・圧力等の物理量を計算によって求めます。
計算格子を細かくすることによって詳細度や計算精度が向上しますが、
格子数が増えることで計算負荷も増大するします。
目的に応じてバランスのとれた設定が重要となります。
A numerical wind simulation is performed along the three-dimensionally divided spatial coordinates called a computational grid.
The grid shape is defined by the coordinates at the intersections (grid points) of dividing lines in each axis direction.
Physical quantities such as wind speed, pressure, etc. are calculated at each grid point.
The fineness and precision of the calculation can be improved by refining the computational grid,
while the computation load becomes heavy by increasing the number of grid points.
It is important to have a balanced setting according to the purpose.
例えば、建物周辺に発生する風の流れを知りたい場合は、
建物形状を格子で再現できなければ正しい結果は得られません。
大きな建物周辺の風の流れを知りたい場合、大まかに2m程度の格子間隔で計算することもありますし、
精度を高めるために1mからさらに細かい格子間隔を設定することもあります。
もし0.1m程度の薄い壁の影響を捉えようとするなら、格子の間隔は0.1m以下に設定しなければならず、
とても目の細かい格子になってしまいます。
この場合、計算領域の格子間隔を全て0.1mに設定するのは計算規模の面で現実的ではないので、
建物から離れた場所においては、格子間隔を段階的に広げるように設定します。
For example, when you want to know the wind flow around a building,
you will not get the correct result unless the shape of the building is well represented by a grid.
If you want to know the wind flow around a big building, you may calculate it roughly at a grid spacing of about 2 meters,
or you may set a finer grid spacing of less than 1 meter to improve accuracy.
When you try to capture the influence of thin walls of about 0.1 meters, you have to set the grid spacing to less than 0.1 meters,
and it will be a very fine grid.
In this case, it is not realistic in terms of the computation scale to set the grid spacing of the computation area to 0.1 meters in all,
so set the grid spacing stepwise wider in the place away from the building.
格子間隔の粗い領域では、建物形状の再現度は低下しますが、 格子数の著しい増加を抑制できます。 このように精度と計算負荷のバランスが重要になります。
In areas with coarse grid spacing, while the shape of the building will be modeled roughly, the extremely large number of grid points can be avoided. The balance between accuracy and computation load is important.
格子を設定する領域は、風況を予測したい地点(関心領域)を中心に、その周囲を十分広く確保することが重要です。
風が流れる範囲が狭いと、そこを通過する風の流れが不自然になるおそれがあります。
関心領域の風の流れに影響を与えそうな顕著な地形や構造物が風上側(流入側)にある場合は、
それらを含むような領域を設定します。
It is important to keep the grid area wide enough around the "area of interest", the position where you want to predict the wind condition.
If the area where the wind flows is too narrow, the flow of the wind passing through there may be unnatural.
In case there are remarkable terrains or structures on the windward side (inlet side), and they seem to affect the wind flow in the area of interest,
specify the area containing them.
鉛直方向についても、十分に余裕のある領域を設定します。
計算格子の高さの基準として「代表高さ」というパラメーターがあります。
この代表高さには、計算領域中の最も高い(高低差のある)物体の高さ、
または地形の最大標高差のうち、大きい方を指定します。
格子の高さは、代表高さの5倍程度が目安となります。
For the vertical direction, also specify the area with a sufficient margin.
There is a parameter called "standard height" as a criterion for the height of the computational grid.
For this standard height, set the height of the object that has the largest height difference in the computation area,
or the maximum elevation difference of the terrain.
The height of the grid is about 5 times the standard height, as a guide.
計算格子は、ArcGIS Proのローカルシーンに設定された座標系で作成されます。
ローカルシーンには、以下の条件に合う空間参照を設定してください。
Computational grids are created in a coordinate system set for a local scene of ArcGIS Pro.
For the scene, set a spatial reference with the following conditions.
地形レイヤーと物体レイヤーには、できればローカルシーンと同じ空間参照を設定してください。
For a terrain layer and object layers, set the same spatial reference as the local scene if possible.
ローカルシーンの空間参照を変更した場合、格子の空間参照と一致しなくなるので、 新しい空間参照で格子を作り直す必要があります。
When the spatial reference of the local scene has been changed, it no longer matches that of the grid, so it is necessary to rebuild a grid with the new spatial reference.
計算格子の座標軸をI、J、K軸とします。
The coordinate axes of computational grids are I, J, and K.
I軸は水平の主流方向(流入風向と平行)、 J軸は水平の主流に直交する方向、 K軸は鉛直方向です。
The I axis is the horizontal main flow direction (along the inflow direction), the J axis is the horizontal orthogonal direction to the main flow, and the K axis is the vertical direction.