液膜モデル — 先端技術と研究動向

いくつかの方向性を見ていこう。

壁面液膜と気流の相互作用をLESで高精度に解く研究が進んでいる。気流のせん断応力の時間変動が液膜の波立ちやリガメント形成に与える影響を直接捕捉する。

実はこれが活発な研究テーマだ。薄い液膜は液膜モデル（Thin Film）で効率的に計算し、液膜が厚くなったり大きな液塊が形成されたらVOF法に自動遷移する手法が研究されている。STAR-CCM+のFluid Film + VOFハイブリッドモデルがこの方向性だ。

液膜がちぎれて液滴が飛散するメカニズムのモデリングが重要課題だ。Kelvin-Helmholtz不安定性やRayleigh-Taylor不安定性に基づく飛散モデルの研究が進んでいる。

まさにそう。液膜のエッジや高せん断部からのリガメント形成と分裂は、液柱の一次分裂と同じ物理だ。Film strippingモデルの改良が航空機着氷や自動車防水設計で重要になっている。

液膜の移動接触線（液膜先端のエッジ）の挙動は接触角に依存する。前進・後退接触角のヒステリシスモデルや、表面粗さの影響を取り入れた濡れ性モデルの研究が進んでいる。自動車のソイリング（泥汚れ）予測に不可欠だ。