境界層 — CAE用語解説

境界層は流体が固体壁面と接するとき、粘性の影響で壁面近傍で速度がゼロ（no-slip条件）から主流速度まで変化する薄い層のことだ。翼の揚力・抗力、パイプの圧力損失、熱伝達係数——これらはすべて境界層の構造に強く依存するから、CFDでの精度ある予測には境界層を適切に解像するメッシュが不可欠だ。y+は壁面から最初のセルまでの距離を無次元化した値で、乱流モデルの選択に直結する。y+ < 1ならLow-Reynoldsで壁面まで解析する、y+ ≈ 30〜300ならwall functionで壁面領域をモデル化するという使い分けだよ。

はく離は境界層が壁面から離れる現象で、流れに強い逆圧力勾配（流れの進む方向に圧力が上がる状況）があるときに起きる。翼の失速（失速迎角を超えると上面の境界層がはく離して揚力が急落）、ディフューザーの効率低下（拡大角が大きすぎるとはく離）が典型例だ。CFDでははく離点の予測精度が勝負で、k-omega SSTははく離を比較的うまく予測することで知られる。境界層メッシュの品質（最初のセル高さy+、成長率）がはく離の予測に直結するから、OpenFOAMのblockMeshやAnsys Meshingでは境界層メッシュの設定が最重要作業の一つだよ。