送信者: Toru Fusegi [email protected] - 局所風況マップ - 新エネルギー

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局所風況予測システム
操作マニュアル
LAWEPS 工学モデル計算データ接続プログラム
この操作マニュアルは,LAWEPS 工学モデル計算システムで必要な気象モデル出力データ
から工学モデル計算データを作成するための専用プログラムの操作方法を解説したものです。
すでに工学モデル計算システムの操作に習熟している人達を対象にしています。また,標準の
Windows アプリケーション以外に,科学技術計算プログラム等を開発または利用した経験を有
していることも,ある程度想定しています。
はじめて工学モデル計算システムを利用する場合には,クイック・スタート ガイ ド
「LAWEPS 工学モデルの作業手順」とユーザー ガイド「LAWEPS 工学モデル計算の手引き」
を参照して,標準の計算インターフェースを使い,計算のしくみを理解しながら作業すること
を強くおすすめします。作業の省力化のみをねらって専用プログラムを利用すると,かえって
大きな時間のロスが生じたり,所定の計算精度が得られない場合があります。
なお,本書の内容に関して運用した結果被った影響や損害等については,一切の責任を負い
かねますのでご了承ください。
・局所風況予測ソフトウェア LAWEPS は Local Area Wind Energy Prediction System の略称です
・LAWEPS は次のメンバーからなる局所風況ワーキング・グループが開発しました
財団法人日本気象協会 株式会社大林組
イー・アンド・イー ソリューションズ株式会社 有限会社ビートラボ
慶応義塾大学 東京大学生産技術研究所 名古屋工業大学 東北大学 防衛大学校
・LAWEPS は(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)平成 11-14 年度委託研究
「離島用風力発電システム等技術開発 局所的風況予測モデルの開発」の成果をとりまとめた
もので,インターネット上で公開されています。
URL:http://www2.infoc.nedo.go.jp/nedo/top.html(NEDO HP)
http://www.jwa.or.jp/laweps.html(日本気象協会 HP)
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05/3
データ接続プログラム操作ガイド
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1. 専用プログラムの準備
データ接続プログラムは標準の LAWEPS 工学モデル計算システムとあわせて使用します。はじ
め ,プ ログ ラム と入 力フ ァイ ル input.txt は 工学 モデ ル計 算シ ステ ムイ ンス トー ル CD の
LAWEPS_CFD フォルダ内に program.lzh として収録されていますので,工学モデル計算システムを
インストールしたフォルダ(例では,C:\laweps)に解凍します。赤枠で囲んだ 3 つのプログラム
(exe ファイル)と input.txt ができるはずです。
上の例では,配布 CD や DVD に収録されている気象モデル入力データ nest0xxx.00mmddzz
(0xxx:地域番号,mm:月,dd:日,zz:時刻 00/12)と init0xxx.data,REG0xxx.par ファイルを
コピー・保存しておく nest_data フォルダもつくっています。この方がディスク・ドライブにアク
セスするよりデータ処理がはやくなりますので,ハードディスク容量に余裕があればおすすめし
ます。ここでは,地域番号 0552 の 1 月 1 日(nest0552.00010100)から 1 月 13 日(.00011312)
までの 3 日分のデータファイル 6 つをコピーしている場合を想定します。
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データ接続プログラム操作ガイド
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2. 入力ファイルの編集
入力ファイル input.txt を適当なテキスト・エディタ
(
「メモ帳」等)で開きます。最初の行の 1 はプログ
ラムのフラグですので,変更しないでください。次の
ように 2 行目以下を,作業する気象モデル出力データ
の地域番号と日付などにあわせて編集します。
2 行目: 地域番号を記録。ここでは 0552。
3 行目: 気象モデル出力データ・フォルダ(必ず,フル・パスを単引用符 ´ ´ で囲んでくださ
い)
。上例ではこの通りですが,ディスク ドライブ(D:とします)の CD/DVD にアク
セスするならば,'D:\ ' とします。
4 行目以降:計算データを用意する日付の年(00)月(00-12)日(01-31)を,空白で区切って
箇条書きしてゆきます。ここでは 1/1,1/7,1/13 の 3 日分を指定しています。データ
接続処理ではプログラムの作動時間がかなりかかりますので,いっぺんに 1 年分を処
理するのではなく,1,2 か月分くらいなど,小単位で作業することをおすすめします。
なお,各行のデータのうしろについている感嘆符(!)以降はコメント文ですので,! ごと削除し
てしまってもかまいません。
専用プログラムでは,この input.txt ファイル以外に入力操作が必要なところはありません。
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3. 気象モデル メッシュ・データの変換
入力ファイルの準備ができたら,prog_init.exe をダブル・クリックして起動します。すると,
作業フォルダに data,plot3d サブ・フォルダと error_msg.txt ファイルができます。
そして plot3d サブ・フォルダ内には,以下のように 2 つのファイルができているはずです。もし
できていない場合は,error_msg.txt を開いてエラーの原因を調べてください。
これらバイナリー・ファイルの名称は,jwa_0xxx_xyz_s4.bin と jwa_0xxx_pc.bin(0xxx:地域番号)
で,それぞれが気象モデルメッシュと土地利用度データファイルに相当します。
接続データを何回かに分けて作るときも,この操作は 1 回だけ行えばよく,繰り返す必要はあ
りません。また,工学モデル プリ・ポストで「気象モデルメッシュ変換」により生成した
anemos0xxx_mesh.bin データとは互換性がありませんので,利用することはできません。
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データ接続プログラム操作ガイド
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4. 気象モデル出力データファイルの分割
続いて prog_nest.exe をダブル・クリックして起動します。すると,コマンド・プロンプト ウ
インドウが出て,input.txt で指定した分だけ,気象モデル出力データの分割が行われてゆきます。
プログラムの実行
を止めるには X を
クリック
フォルダ plot3d 内には,分割されたデータファイルが保存されてゆきます。各計算時刻(12h, 18h,
24h, 30h)毎に,その 1 時間前のデータ(11h, 17h, 23h, 29h)とセットになっていますが,さらに
各時刻に 2 個づつデータファイルがあるので,1 日分の nest データから 16 個のデータファイルが
できます。できない時は,error_msg.txt を開いてエラーの原因を調べてください。
ファイルの名称は,jwa_0xxx_00mmddtt_field_s4.bin と_turb_s4.bin(0xxx:地域番号,mm:月,
dd:日,tt:時刻 11/12/17/18/23/24/29/30)で,気象モデルの速度成分など物理量と,乱流成分が
記録されたバイナリー・ファイルです。さらに,もう一つのデータファイル func.nam があり,turb
ファイルの内容がリストされています。前項のメッシュ・ファイルとあわせ,これらのファイル
は次ページのように,工学モデル プリ・ポストや,標準の CFD データ可視化ソフトウェアで 3D
表示ができます(field が Plot3D データ形式のいわゆる Q ファイル,turb が Func ファイルに該当
します)
。
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データ接続プログラム操作ガイド
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工学モデル プリ・ポストでは,
「2D/3D 流
れ場の表示」機能を利用します。
ボタンを押して出たグラフィック表示ウ
インドウ上の任意の位置でマウスを右ク
リックして,メニューから File Æ Load
Grid File を選んでください。さらに,open
パネルで気象モデル・メッシュ ファイル
を選びます。
さらに,もう一度メニューを出し,今度は
File Æ Load Vector File で表示したい時刻
の field ファイルを選びます。
メニューDispÆContor Prop でプロパティ・パネルを
出して,気象モデルデータの標高や風速場など,見
たいデータを選んでください。便宜的に,4 次領域デ
ータとして扱われています。
なお,気象モデルの土地利用度は表示できません。
地上高は 1:10m, 2:
35m, 3:75m, 4:140m,
… と不等間隔。詳細は
data フ ォ ル ダ 内 の
anemos0xxx_mesh.log
z-coordinates 参照 の こ
と。なお,XY =0 は境界
条件等で風速ではない。
工学モデル プリ・ポストの操作法は,クイッ
ク・リファレンス等をご覧ください。
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データ接続プログラム操作ガイド
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5. 気象モデル—工学モデル 4 次領域データの接続
まず,標準の計算インターフェースを使った操作と同様,工学モデル プリ・ポストで作成した
4 次領域計算データ(プロジェクトの to_cfd_s4 フォルダ内の 6 つのデータファイル)を,ルート・
フォルダ(ここでは C:\laweps)の cfd_data サブ・フォルダにコピーしておきます。
それから,prog_plot3d.exe をダブル・クリックします。コマンド・
プロンプト ウインドウが出て,まず気象モデルと工学モデル・メッ
シュの対応関係が付けられてゆきます。複雑な地形ではこの作業に時間
がかかることもあり,データ接続も年間分を一気に片付けようとして,万一ト
ラブルが生じた場合,時間をロスしますので,はじめは 1 月 1 日など少量のデータ処理を行ってみてください。
プログラムの実行
を止めるには X を
クリック
標 準 の 計 算 イ ン タ ー フ ェ ー ス 作 業 で anemos_data フ ォ ル ダ に で き る match_list.dat と
match_list_bc.dat ファイルは,専用プログラム作業では data フォルダにできています。さらに,
このファイルが既存だと,メッシュの対応関係付け作業を行いません。別の計算エリアの match
ファイルが誤って使われないように,もし,プログラムの実行を途中で中止したり,やり直しを
した場合には,prog_plot3d.exe を起動する前に,忘れずに match ファイルを削除しておいてくだ
さい。
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メッシュの対応付けが完了すると,計算データ・フォルダ data0xxx(0xxx:地域番号)ができ,
その中に cfd0xxx_00mmdd_tth サブ・フォルダ(mm:月,dd:日,tt:時刻 12/18/24/30)ができ
てゆきます。
また,ルート・フォルダ(C:\laweps)には,作業のログ・ファイル laweps.log ができています。
このファイルは,計算インターフェースを使って行う平均風速の集計作業などに利用します。
データ接続作業を小分けに行っている場合,2. 入力ファイルの編集に戻って,必要なだけ繰り
返してください(3. 気象モデル メッシュ・データの変換を除く)
。メッシュの対応付けを行った
match ファイルを data フォルダに残しておけば,それが使われるので,対応付け作業は省略され
ます。また,laweps.log は input.txt で指定している分だけしか記録されませんので,計算データ全
体のログ・ファイルをつくるには,個々の作業でできたファイルを編集してください。
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データ接続プログラム操作ガイド
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6. 工学モデル 4 次–5 次領域データの接続
4 次–5 次データ接続のやり方は、気象モデル–工学モデル 4 次領域間のデータ接続とは若干異な
ります。データ接続の連続処理は、DOS のバッチファイルの実行で行いますが、ここではそのバ
ッチファイルの作成も行わなければなりません。作業を行うフォルダは任意ですが、例では
C:¥laweps¥laweps_batch_util¥s4_s5_data_trans
・工学モデルの計算日を記したファイル
・連続処理のバッチ作成用の入力ファイル
とします。作業フォルダの中で、cfd_mmddhh_file.dat は、工学モデルの計算日のリストが入って
います。このファイルは、バッチ処理の日付の指定などに活用してください。ユーザーは、バッ
チファイル作成のための入力ファイル mkbat_s4_to_s5.inp を編集し、mkbat_s4_to_s5.exe を実行し
てバッチファイル s4_to_s5_consec.bat を作成します。あとは、このバッチファイルを実行するだ
けです。具体的には、次の①∼⑤の順に行ってゆくことになります。
①テキストエディタ(メモ帳、ノートパッドなど)で
mkbat_s4_to_s5.inp
を開きます。(このファイルをダブルクリックしても開きます。)
②ファイルの内容を編集します。
開いたときの内容は次のとおりです。
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データ接続プログラム操作ガイド
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mkbat_s4_to_s5.inp の内容
0552
! 気象データエリア番号(整数 4 桁)
C:¥laweps¥data0552
! 工学モデル計算の親フォルダのパス
C:¥laweps¥mesh¥izena0552_s4¥to_cfd_s4
C:¥laweps¥mesh¥izena0552_s5¥to_cfd_s5
1
! はじめの1回のみメッシュの対応付けを行う場合は 1 、行わない場合は 0。
00 01 01
! データ接続行う年月日のリスト
00 01 07
00 01 13
00 01 19
00 01 25
00 01 31
00 02 06
00 02 12
00 02 18
00 02 24
00 03 01
00 03 07
このファイル内容の編集は次のように行います。
1 行目:0552 <--- 気象データの地域番号(エリア番号)を指定します。
2 行目:C:¥laweps¥data0552
<--- 4 次領域の計算フォルダのパスを指定します。
cfd0552_000101_18h などの、計算フォルダのひとつ上のフォルダのパスです。
3 行目:C:¥laweps¥mesh¥izena0552_s4¥to_cfd_s4 <---工学モデルプリポストインタフェースの「計
算用データセット作成」ボタンで作成した、4 次領域の格子や植生データ、パラ
メータファイルなどが格納されたフォルダ to_cfd_s4 のパスです。通常はプロジ
ェクトフォルダ直下です。
4 行目:C:¥laweps¥mesh¥izena0552_s5¥to_cfd_s5 <---工学モデルプリポストインタフェースの「計
算用データセット作成」ボタンで作成した、5 次領域の格子や植生データ、パラ
メータファイルなどが格納されたフォルダ to_cfd_s4 のパスです。通常はプロジ
ェクトフォルダ直下です。
5 行目:1
<----メッシュ対応付けの実行の有無を示すフラグです。(行わない場合 0)
データ接続のはじめの 1 回はメッシュの対応付けが必要です。そのため、上の例で
は 1 を指定しています。
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6 行目以降:
00 01 01
<---- データ接続を行う年月日を指定します。
00 01 07
00 01 13
00 01 19
・・・・
※作業を複数回に分けて行う場合など、例えばはじめに 1 月分の接続を行い、次に 2 月以降を行
うといった場合には、3 行目のメッシュ対応指定は 0 としてよいです。4 行目以降には 2 月以降の
年月日を指定します。
③ mkbat_s4_to_s5.inp の内容を確認後、保存して閉じます。
④ mkbat_s4_to_s5.exe をダブルクリックして実行します。
その結果、接続連続処理のバッチファイル s4_to_s5_consec.bat が生成されます。
⑤ s4_to_s5_consec.bat をダブルクリックすると DOS 画面が立ち上がり、連続処理が実行され
ます。
データ接続の結果は、計算インタフェースを使用した場合と同じく、4 次領域の計算フォルダ、
例えば、C:¥laweps¥data0552¥cfd_000101_12h などの下に、fine_mesh という名前のフォルダが作成
され、その中に次の図のように実行に必要なファイルが格納されます。
(この例では、ドライブは
D:になっています。
)
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データ接続プログラム操作ガイド
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注意点:
(1) 発散を起こすなどして、4 次領域の計算が正常に終了しなかったケースについては、データ接
続は行われません。そうしたケースでは、たとえ mkbat_s4_to_s5.inp で日付を指定しても、5 次領
域の初期条件を作成するのに必要な qend_s4.dat がないため、接続は行われず不完全なデータセッ
トのままフォルダが作成されます。
(2) 1 年間を通しで行うと 2 時間程度(Pentium IV, 1.7GHz の場合)かかります。
はじめにメッシュの対応付けを行うときには、地形複雑さによりますが、メッシュの対応付けだ
けで数時間以上要することがあります。
(3) いろいろな意味でトラブルを避けるため、はじめは 1 月 1 日のみを日付指定して、メッシュの
対応付けを行うことが強く勧められます。
実行中に画面上に、pause による実行中断のメッセージを表示して、プログラムが停止すること
がありますが、何らかの理由でメッシュの対応付けがうまくいっていないためです。
「Enter」を入
力すると形式的にプログラムの実行は再開されますが、結果ファイルには不適切な情報がかかれ
ています。こうした場合には、次の処方を行ってください。
・5 次領域のメッシュを作り直す。
・5 次領域の上面境界の高さが、地面標高より十分高いかどうか確認する。
・5 次領域の上面境界の高さが、4 次領域の上面境界の高さより低く設定されているかどうか
確認する。
以上です。
作成:2005 年 3 月
有限会社 ビートラボ
〒180–0004
東京都武蔵野市吉祥寺本町 4–9–28
Tel/Fax 0422–28–1262
e-mail: [email protected]
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