景観水理設計の新機軸としてのCFDポストプロセッシング

CFD 后处理作为景观水力设计的新创新

基本信息

批准号：
16656149
负责人：
後藤仁志
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

庭園の滝や流水,公園内の水のオブジェなど,都市内には水流を利用した造形が多く見られ,それらの周辺には例外なく憩う人々の姿が見られる.このように都市内の水辺空間は人々に安らぎを与え,都市に潤いをもたらす必須の施設である.水辺は,都市景観の要素であり,いわゆるハイドロスケープデザインの重要性は景観工学的な観点から広く認識されているが,従来の設計では水理学的な側面が重視されず,流水・落水の表情を経験的に予測する方法論が採られてきた.落水・流水が多彩な表情を見せるのは,水と空気の界面としての自由水面の複雑な物理的性質に拠っており,この種の複雑機構を表現する水理学的手法が必ずしも充分に発達していなかった時点では,経験的設計もやむを得なかったであろう.本研究では,落水・流水表情の構成要素の中から,基本的かつ汎用性の高い要素として,落水の着水時の飛沫の発生および落水の分裂と気泡混入(ジェットブレークアップ)に注目し,水流の物理モデルによって計算された骨格にレイトレーシングによるCGによって描き出したディテールを重ねて,物理的に意味があり,しかも真実味のある落水・流水表情を構成するという課題に取り組んだ.数値流体力学的な観点からのこの種の試みが,景観水理設計上の要求に如何に応えることができるかを明らかにして,将来の合理設計のツールとしての本研究の方法論の検討課題を浮き彫りにすることも本研究の狙いの一つである.本研究で得られた落水CGの作成手法をSPS(サブ粒子スケール)表情モデルと呼び,その構成の詳細と適用例に関して論文に取りまとめて公表した.

城市中存在着许多利用水流的建筑，例如花园中的瀑布和流水，以及公园中的水景，人们总能在它们周围放松身心，空间是让人们安心、丰富城市的重要设施。水边是城市景观的一个组成部分，从传统景观工程的角度来看，所谓水景设计的重要性已得到广泛认可。在水的设计中，没有强调水力方面，而是采用了一种基于自由水面复杂物理特性的经验预测流水和落水出现的方法，并进行经验设计。在表达这种复杂机制的水力方法还没有完全发展起来的时候，落水/流水表达是不可避免的。在这些组件中，我们重点关注落水落在水面上时飞溅的产生、落水的破碎以及气泡的包含（射流破碎）作为基本和高度通用的元素，并使用物理模型进行计算我们解决了通过在骨架上叠加光线追踪 CG 绘制的细节来创建具有物理意义且逼真的落水和流水表达的挑战。计算流体本研究阐明了这种从力学角度的尝试如何满足景观水力设计的需求，并强调了将本研究的方法作为未来理性设计的工具需要考虑的问题。本研究中获得的落水CG创建方法称为SPS（亚粒子尺度）面部表情模型，其配置和应用示例的详细信息已在论文中整理并发表。