球周りの流れ — 商用ツール比較と選定ガイド

球の解析に特化した機能という観点で比較しよう。

亜臨界域（Re = $10^4$）のRANS計算を想定すると、

• メッシュ: Poly-hexcore。球面にInflation Layer（15層、Growth Rate 1.2、初層 $y^+ \approx 1$）
• ソルバー: Pressure-Based, Transient, Coupled
• 乱流モデル: SST $k$-$\omega$。遷移を捉えたいなら Transition SST ($\gamma$-$Re_\theta$)
• 空間離散化: Least Squares Cell Based (gradient), Second Order Upwind (momentum), Second Order (pressure)
• 時間刻み: $\Delta t = 0.01 D / U_\infty$ 程度
• モニタリング: 球表面の $C_D$, $C_L$ を毎ステップ出力

Re = 100 の定常解析の場合、simpleFoam で十分だ。

```

constant/transportProperties: nu 0.01; (U=1, D=1 で Re=100)

system/fvSchemes:

divSchemes: div(phi,U) Gauss linearUpwind grad(U);

system/fvSolution:

SIMPLE: nNonOrthogonalCorrectors 1;

relaxationFactors: U 0.7; p 0.3;

```

非定常（Re = 300）なら pimpleFoam に切り替え、ddt を backward（2次精度陰解法）にする。乱流モデルなしの直接計算（laminar）で十分だ。

用途によって変わる。

• 単一粒子の詳細解析: resolved CFD（球のメッシュを切る）。OpenFOAM の pimpleFoam で十分
• 多数粒子の分散相解析: unresolved CFD-DEM。Fluent DPM または OpenFOAM の DPMFoam
• 濃厚スラリー: Euler-Euler 二流体モデル。Fluent の Mixture/Eulerian モデルまたは STAR-CCM+ の Eulerian Multiphase
• 流動層: CFD-DEM連成。CFDEM coupling（OpenFOAM + LIGGGHTS）が有名

オープンソースだ。OpenFOAM と粒子シミュレータ LIGGGHTS を連成させる。数十万粒子までは実用的な計算時間で走る。