混合層 — 商用ツール比較と選定ガイド

混合層は壁面がないため、LES/DNSで解く場合はメッシュ要件が比較的緩い。

Laizet & Lamballais のグループが開発したオープンソースのDNS/LESコードだ。6次コンパクト差分スキームを使い、直交等間隔格子上で非常に高精度な計算ができる。2decomp&FFT による並列化で数万コアまでスケールする。混合層やチャネル流などの周期的な流れに特に適している。

pimpleFoam を使う場合の構成だ。

```

0/U: internalField - codedFixedValue で tanh プロファイル + 擾乱を初期化

boundary:

x方向: cyclic

z方向: cyclic

y上下: freestream または fixedValue (U1, U2)

constant/turbulenceProperties:

simulationType LES;

LES { LESModel WALE; }

system/fvSchemes:

ddt: backward;

div(phi,U): Gauss linear; // 中心差分（DNS/低Re LES）

```

初期擾乱の設定が重要だ。codedFixedValue や setFields で最不安定モードの擾乱を重ねるか、codeStream で初期場をカスタム生成する。

Fluent では入口条件に2層の異なる速度を設定する。

1. 入口: Velocity Inlet。上半分 $U_1$、下半分 $U_2$ のプロファイルを指定

2. 出口: Pressure Outlet

3. 側面（スパン方向）: Periodic

4. 上下面: Symmetry または Pressure Far-Field

5. 乱流: LESの場合、入口にVortex Methodで乱流変動を注入

鋭い速度差は数値的に問題になりうる。実際のスプリッタープレート後縁には有限厚さの境界層がある。入口に薄い $\tanh$ プロファイルを設定するほうが物理的に正しいし、数値的にも安定する。