フィルム冷却 — ソルバー別の実装とモデル選択

主要ソルバーの対応状況はこうだ。

冷却孔を個別にメッシュ化せず、壁面セルにmass/momentum/energy sourceを付加することでフィルム冷却効果を模擬する。孔の位置、直径、噴射角、ブローイング比をパラメトリックに指定するだけで済むので、設計初期段階の多案比較に向いている。ただし孔出口近傍の詳細な渦構造は再現できないから、最終的にはresolved（孔をメッシュ化した）計算で検証する必要がある。

産業用途の大規模フィルム冷却CFDでは、STAR-CCM+のポリヘドラルメッシュとtrimmerメッシュの組合せが冷却孔周辺の自動メッシュ生成で優位性がある。FluentはMosaic meshingで同等の品質が得られるようになった。並列計算性能はどちらも十分高い。

非常に重要だ。RANSでは乱流熱流束を $q_t = -\rho c_p \nu_t / Pr_t \cdot \nabla T$ で評価するので、$Pr_t$ の値が $\eta$ に直結する。デフォルトの $Pr_t = 0.85$ では横方向拡散を過大評価しがちで、$Pr_t = 1.0$〜$1.2$ に上げると実験値に近づくことが多い。ただしこれは問題依存なので、感度分析を推奨するよ。