後向きステップ流れ — トラブルシューティングガイド

典型的な問題と対策を整理しよう。

原因と対策:

• メッシュ不足: 壁面近傍の解像度不足。壁直交方向のセル数を増やす
• 1次精度スキーム: 数値拡散で再循環が潰される。2次精度以上に変更
• 出口が近すぎる: 下流 $30h$ 以上確保。感度チェックで $40h$ と比較
• 入口条件の不一致: 完全発達流を仮定しているか、一様流か。文献と条件を揃える

大きく影響する。一様流入口だと助走区間が必要で、入口距離が短いと発達しきらない速度分布でステップに到達してしまう。放物線プロファイルを直接与えるか、十分な助走区間（$20h$ 以上）を設けよう。

定常計算が発散する場合:

• Reが高すぎて実際は非定常→非定常計算に切り替える
• 緩和係数が大きすぎる→圧力 0.2〜0.3、速度 0.5〜0.7 に下げる
• メッシュのアスペクト比が極端→壁面近傍のグレーディングを見直す

非定常計算のCFL条件:

• 陽解法: $\Delta t < \frac{\Delta x}{U_{max}}$（CFL < 1）
• 陰解法（PISO）: CFL < 5 程度まで安定

それは3次元効果だ。Re > 400 では3D計算が必要。2D計算は再付着長さを過大評価する傾向がある。スパン方向に周期境界条件を設けた3D計算に切り替えよう。スパン幅は $8h$ 以上が推奨だ。

その通り。基本に忠実にやれば、後向きステップは非常に教育的で信頼できるベンチマークだ。