局所細分化格子ボルツマン法を用いたアンサンブル風況解析

Ensemble wind simulation using a mesh-refined lattice Boltzmann method

長谷川 雄太   ; 小野寺 直幸   ; 井戸村 泰宏   

Hasegawa, Yuta; Onodera, Naoyuki; Idomura, Yasuhiro

都市部における風況と汚染物質拡散のアンサンブル計算を行うため、局所細分化格子ボルツマン法を用いたGPUペースのCFDコードを開発した。本コードはPascalまたはVolta世代のGPUアーキテクチャ向けに最適化されており、数km四方の計算領域・数m解像度の格子において実時間で風況解析を行うことができる。開発したコードを用いて、オクラホマシティで行われたフィールド実験JU(Joint Urban)2003の再現計算を行った。計算では、風況は実験値とよく一致し、また、トレーサ濃度のアンサンブルの平均値および最大値がFactor2(計算値と実験値の比が1/2倍2倍)の条件を満たすことを確認した。

We developed a GPU-based CFD code using a mesh-refined lattice Boltzmann method (LBM), which enables ensemble simulations for wind and plume dispersion in urban cities. The code is tuned for Pascal or Volta GPU architectures, and is able to perform real-time wind simulations with several kilometers square region and several meters of grid resolution. We examined the developed code against the field experiment JU2003 in Oklahoma City. In the comparison, wind conditions showed good agreements, and the ensemble-averaged and maximum values of tracer concentration satisfied the factor 2 agreements.