弊社アドバンスソフトの自社開発CFDソルバー「Advance/FrontFlow/red」に付属されている Tutorial Case「ダム決壊」の紹介です。

解析開始当初、一方へ寄せ固められていた水塊が、計算開始と同時にもう一方の何も無い空間へ向け、 勢いよく崩れ出し、加速しながら押し寄せていきます。

図1：初期状態

図2：水が流れる様子

そして空間の端へ衝突すると反射して、今度は元来た上流側へ戻ろうとしますが（逆流）、 その背後からも次々と波が押し寄せてくるため（順流）、丁度、玉突き事故のように衝突し合い、 瞬間的に大きな衝撃波が発生します。

図3：水が衝突した瞬間

同様の現象は例えば、給水ポンプの栓を急閉した場合等にも見られ、 工学分野では「ウォーターハンマー（水撃作用）」という危険現象として知られています。

同じ現象時間を追跡する場合でも、 こうした瞬発的な現象が含まれる場合には「微小な時間刻み」「膨大な時間ステップ」が必要になる訳ですが、Advance/FrontFlow/redは、こうした高コストの問題を「各時間ステップにおける高速演算」 「高い並列性能」により、比較的短時間で処理する点に強みがあります。

計算コスト

• Cell数：22,920（Point数：35,619）
• 現象時間：30 s（時間刻み：1e-3 s）
• 計算時間：4 h 17 m（MPI並列数：1）