Civil Engineer's Forum-FORUM8
このページをスタートページに設定する QR

Facebook - FORUM8

Twitter - FORUM8

YouTube - FORUM8

 サイトマップ | ご利用条件 | お問い合わせ | 英語翻訳サイト | Japanese | English | Korean | CHS/CHT | Vietnam | Francais | Europe

 xpswmm 総合情報 Vol.22

 xp2Dモジュールにおける浅水長波方程式

 先般ご報告の通り、xpswmm2D(xp2Dモジュール)はFEMA(アメリカ合衆国連邦緊急事態管理庁)の認定を受け、自然洪水保険計画NFIP(the National Flood Insurance Program)における二次元モデリング及びハザードマッピングに適用されることになりました。この背景としては、NFIPの目的とソフトウェア及び解析エンジンの性能が一定の評価を受けたことに起因します。

 FEMA認定の要因としては、1D/2D統合解析の有用性やマッピング機能が優れていること等が挙げられますが、主因としては高精度な二次元解析が評価されたことにあると言えます。xpswmm2Dによりこのような高精度のシミュレーションが実現できる理由としては、流体の挙動を表現する支配方程式と数値解析ロジックが他の洪水解析コードに比して優れていることから裏付けられます。

 すなわち、xpswmmの二次元解析エンジンでは、洪水解析等では支配方程式の簡易化から一般に無視することが多い様々な項を考慮した厳密な解法としており、複雑な乱流現象まで表現できることから、複雑な挙動をシミュレートできます。河川や湖沼、海洋での高潮や津波、洪水などにおける水の挙動の多くは、水深方向に比べて波長が非常に長いため、浅水波長流れ(shallow water long wave flow)として取り扱われます。この浅水波長流れは、三次元のNavier-Stokes方程式及びEuler連続式において、速度の鉛直成分を無視し、鉛直方向の圧力分布を静水圧分布に従うと仮定して、運動方程式及び連続式を水深方向に海底から水面までに流速を積分平均することにより導出されます。つまり、波長の長い波の運動では、水中の圧力は静水圧分布に近似でき、水平方向の流速成分は鉛直方向にほぼ一様な分布であるとした長波近似による浅水理論により厳密な運動方程式が導かれます。波高hと波長Lとの比である相対水深h/Lにより、長波及び浅海波、深海波に区分され、深海波では、波による水粒子の運動は水底まで達しませんが、長波の場合には水面から水底までほぼ一様の運動となります(図2)。

 ■図1
二次元解析エンジンを含む
xpswmmのシステム構造

■図2 長波の定義

 これにより、厳密な浅水長波方程式は、非定常項、圧力項(静水圧分布)、コリオリ力の項、移流項、摩擦項、水平渦動粘性項、等の非線形性を含んだ非線形長波で定式化されます。一方、深海波では水底の影響を受けないため、移流項や摩擦項等を無視することができ、線形長波として表されます(図3)。
■図3 座標系

 この厳密な浅水長波方程式において、一般に様々な簡易化が図られます。河川解析では簡易化のためコリオリ力の項を無視され、洪水解析では渦動粘性項やコリオリ力の項等が無視されることがあります。これに対し、xpswmmでは支配方程式の簡易化を図らず、あらゆる項を考慮しており、差分法における計算スキームとしてはADI法により陰的に解法しているため、浸水現象に特化せず様々な水理現象を高精度で解くことができ、この点が高く評価されたと言えます。
■図4 計算スキーム

xpswmmセミナー
 ●日時 : 2011年 8月 3日(水) 9:30〜16:30   ●参加費 : \15,000 (1名様・税込 \15,750)
 ●本会場 : フォーラムエイト東京本社 GTタワーセミナールーム TV会議システムにて東京・大阪・名古屋・福岡・仙台にて同時開催

     
前ページ    インデックス    次ページ
(Up&Coming '11 盛夏の号掲載)
戻る
Up&Coming

FORUM8


お問合せ窓口




[ ユーザー紹介 ]
若鈴コンサルタンツ株式会社 計画事業部
名古屋大学 情報学研究科 心理・認知科学専攻 認知科学講座 川合研究室
合同会社 KUSAMA DIGITAL WORKS
[ イベントプレビュー ]
ミラノサローネ2024出展






>> 製品総合カタログ


>> プレミアム会員サービス
>> ファイナンシャルサポート

最近リリースした製品
3次元鋼管矢板基礎の設計計算(部分係数法・H29道示対応) Ver.4
UC-1・UC-1 Cloud 統合版 BOXカルバート
電子納品支援ツール Ver.17
柔構造樋門の設計・3D配筋 Ver.17
建築杭基礎の設計計算 Ver.10

キャンペーン実施中
ライセンス同時購入キャンペーン
F8NFTSリリースキャンペーン
レジリエンスアワード特別賞受賞記念キャンペーン

セミナー・イベントカレンダー
開催間近のセミナー
4/2  ブロックUIプログラ
  ミングツールで学ぶ
  ジュニア・プログラミング
4/3  動的解析
4/4  下水道耐震設計体験
4/5  Shade3D-F8VPS
  メタバース入門

ソフトウェア/支援サービス
VRソフト(バーチャルリアリティ)
《UC-winシリーズ》
・道路・シミュレータ
・ドライブ・シミュレータ
・マイクロ・シミュレーション
・避難解析・シミュレーション
>>その他VRソフト
FEM解析ソフト
・3次元プレート動的非線形解析
・2次元動的非線形解析
・総合有限要素法解析システム
>>その他FEM解析ソフト
土木・建築・設計ソフト
《UC-1シリーズ》
・構造解析/断面
・橋梁上部工
・橋梁下部工
・基礎工
・仮設工
・道路土工
・港湾
・水工
・地盤解析
・CAD/CIM、建設会計
・維持管理・地震リスク
・建築
・船舶/避難
>>その他土木・建築・設計ソフト
クラウド
《スパコンクラウド®》
・スパコンクラウドサービス
《VR-Cloud®》
・リアルタイムVRシステム
解析支援サービス/サポート
・UC-win/Roadサポートシステム
・設計成果チェック支援サービス
・Engineer's Studio®解析支援
・地盤解析支援サービス
・EXODUS/SMARTFIRE解析支援
・xpswmm解析支援サービス
・建物エネルギーシミュレーション
・3Dレーザスキャン・モデリング
・3D模型サービス
・3D報告書・図面サービス
>>その他支援サービス
各種ソリューション
・耐震診断/解析
・鋼橋設計
・橋梁新工法
・建築設計
・自治体
・医療系VRシステム
・パーキングソリューション
・ECOソリューション
>>その他ソリューション