逆圧力勾配 — CAE用語解説

流体は「圧力が高い方から低い方に向かって流れる」のが基本だ。でも逆圧力勾配では下流の圧力が高いので、境界層内の遅い流体（壁面近くほど摩擦で遅い）にとっては「坂を登るような」状態になる。速度が十分でないと流体が前進を止め、ついには逆流——これが「剥離」だ。翼の上面後半や、断面が広がるディフューザ（流速を落として圧力を回復させる管）で典型的に起きる。

実は乱流モデルの最大の弱点の一つがここだ。標準k-εモデルは逆圧力勾配下での剥離点を下流側にずれて予測する傾向がある。実験と比較すると剥離が遅れ、剥離後の再付着も不正確になりやすい。k-ωSSTモデルはこの問題に対してより良好で、境界層の感度を考慮した補正項を持つ。さらに精度が必要な場合はDES（Detached Eddy Simulation）やLESが必要になる。

まさにそれだ。迎角を増やすほど翼上面の吸い側では流速が速くなり、後半で急激な圧力回復（強い逆圧力勾配）が必要になる。限界を超えると上面全体で剥離が広がり揚力が崩壊する——失速だ。風力発電ブレード、船のプロペラ、圧縮機のサージングも同じメカニズムなので、CFDで逆圧力勾配をどれだけ精度良く捉えられるかが設計の命運を握っている。