構造物BC (Structure)¶
概要¶
Structure BCは、指定した天端高さ以下のσ層を固体としてブロックする境界条件です。堰・護床工・橋台・床止め工など、部分的な高さを持つ構造物の3次元表現に使用します。
セルをポリゴンで面的に選択して設定します。選択したセルの天端高さを Structure Top Elevation パラメータで指定します。
旧名称からの変更
本機能は旧バージョンの ThickWallBody から名称変更されました。機能は同等です。
Obstacle CellとStructure BCの違い¶
→ Obstacle Cellのページ を参照
iRICでの設定手順¶
ステップ 1：境界条件の追加¶
iRICの前処理画面で左パネル Boundary Condition Setting を右クリックし、 Structure を選択して新規グループを追加します。
ステップ 2：適用セルの選択（ポリゴン選択）¶
ポリゴンツールを使用して、構造物の平面的な範囲を囲みます。 構造物の水平断面をすべてカバーするようにポリゴンを描いてください。
複数構造物の設定
複数の独立した構造物がある場合は、それぞれ別グループとして Structure BC を追加します。 左パネルに New Structure、New Structure2 のように独立したグループが並びます。 グループごとに異なる天端高さを設定できます。
ステップ 3：Structure Top Elevation の設定¶
追加したグループをダブルクリックすると Boundary Condition ダイアログが開きます。 Structure Top Elevation (m) に構造物天端の絶対標高を入力します。
| パラメータ | 単位 | 説明 |
|---|---|---|
| Structure Top Elevation | m | 構造物天端の絶対標高（T.P.等、グリッドの標高系に合わせること） |
上図では、左パネルに New Structure・New Structure2 の2グループが確認でき、
ダイアログの Structure Top Elevation (m) に 0.2 が入力されています。
グリッド右側の青色ハイライトが Structure BC の適用範囲（2つの構造物）を示しています。
ステップ 4：3D表示での確認¶
計算前に3D表示で構造物の形状を確認します。
- 天端高さ以下のσ層 → 固体（流れなし、速度=0）
- 天端高さを超えるσ層 → 流体（流れあり、速度計算）
計算における動作（σ座標系）¶
FreeBirdのσ座標では、各セル(i,j)の各鉛直層(k)について次のように判定します。
σ層上端の標高 ≤ Structure Top Elevation → 固体層
σ層上端の標高 > Structure Top Elevation → 流体層
水位 h(i,j) が変化しても、Structure Top Elevation は固定値のため、
高水時には越流量が増加し、低水時には全面ブロックになります。
Structure Culvert との組み合わせ¶
Structure BC を設定したセルの壁面に暗渠（カルバート）を設ける場合は、 Structure Culvert BC を追加で設定します。
Structure本体 ............. Structure BC で設定
└── 壁面のカルバート開口部 .. Structure Culvert BC で追加設定
カルバートを設ける場合の制約
Structure Culvert BC を設定する場合、必ず以下の条件を満たしてください。
Structure Top Elevation > カルバート底板標高 + カルバート鉛直サイズ
この条件が満たされていない場合、カルバート上部に固体部分がなくなり、 構造物の形状が正しく表現されません。
注意事項¶
標高系の統一
Structure Top Elevation はグリッドの標高データと同じ座標系で入力してください。 T.P.（東京湾平均海面）を基準にしている場合は T.P. 標高で入力します。
複数グループの独立性
各 Structure BC グループは独立して扱われます。隣接するグループの天端高さが 異なる場合でも、セル単位で正しく判定されます。