ken10205

中田　和良

セルオートマトン法による騒音伝搬解析手法への無限境界の導入

宮木　康幸

騒音は日常生活に密接な関係があり，関心の高い環境問題の一つである．この問題を解決するため，騒音の発生源に対する個別の騒音伝搬解析や騒音制御技術が盛んに行われている．しかし汎用性を持った騒音伝搬予測技術はあまり開発されていない．そこで，これまでに2次元騒音伝搬モデルの開発を目的とし，セルオートマトン(CA)法を用いた計算を行なってきた．CA法は計算対象を均一な大きさのセルに分割し，各セルで定義された離散的な状態量を近傍のセル間に設けた局所近傍則によって，離散的時間を追って状態量を推移させる手法である．
これまでの研究では，CA法の信頼性の検証を行ってきた．1次元では精度は差分法と同等でありながら，計算時間ではCA法が有利であることがわかった．さらに，2次元高架橋モデルに適用することにより，様々な遮音壁の形状による回折減衰量予測が可能となった．しかし，2次元音場のモデル化において無限境界の定式化が手付かずとなっていた．このため境界条件として無限境界を設定できず，音の伝搬が計算領域端部(境界部)に到達すると必ず反射波が発生してしまいうという問題点があった．そのため，計算領域を広くとり，その中から境界部での反射の影響が無い範囲を,求めたい領域として抽出する手法がとられてきた．この手法では計算領域の大部分は無駄な計算となってしまっていた．
そこで，本研究ではCA法による騒音伝搬解析手法への無限境界の導入を目的とする．研究の手順としてCA法の計算規則に境界に関する定義を追加し，その定義に対応する境界条件を作成する．そして，境界条件として無限境界を導入した2次元CAモデルを作成し，既存の手法と比較することによりその妥当性の検証する．境界条件としては，理論的距離減衰式を適用して理論値を代入する方法と，近似値を代入する方法を考案し，検証した．その結果，理論値を用いた場合CA法では有効ではないことがわかった．一方，近似値を用いた場合，2次元自由音場においては，わずかに精度が落ちるものの無限境界として有効である事が確認された．また，壁を考慮した2次元音場においても同様に実用上十分有効である事が確認された．また，解析時間ではおよそ1/10，解析領域ではおよそ1/25に削減でき，記憶容量と計算時間の両面で有効であることがわかった．

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