チャネル流れDNS — ツール比較と実装例

高Re DNSは専用擬スペクトルコードが圧倒的に効率的だが、低Re（$Re_\tau \leq 180$）なら商用・OSS有限体積法ソルバーでも可能だ。

• ソルバー: pimpleFoam（非定常、非圧縮）
• メッシュ: blockMesh で $L_x = 4\pi\delta$, $L_z = 2\pi\delta$ のドメイン。周期境界条件を流れ方向・スパン方向に設定
• 駆動力: fvOptions の meanVelocityForce で一定体積力を印加
• 解像度: $Re_\tau = 180$ なら $N_x \times N_y \times N_z = 64 \times 65 \times 64$ 程度

物理的には圧力勾配で駆動するが、周期境界条件では圧力差を設定できないので、体積力として等価な一定圧力勾配を与えるんだ。

• Translational Periodic Boundary で周期チャネルを構成
• Mass Flow Rate を指定して駆動
• LES: Smagorinsky-Lilly or WALE モデル
• DNS: Laminar に設定して全スケール解像（低Reのみ実用的）

そうだ。体積力を手動で設定する必要がなく便利だ。ただしDNSをFluentで行うのはコスト効率が悪いので、あくまで教育目的やLES検証用と考えたほうがいい。