圧縮性 — CAE用語解説

マッハ数M = 0.3以下では密度変動が大メイン小さく（約5%以内）透過不可流体近似が成立するためだ。M > 0.3だと圧力・密度・温度の連成が赴くなり、圧縮性効果を無視したソルバーでは誤差が大きくなる。エンジン内部流れ、アニュラーの内側流れ、艦船のプロペラ髕先——これらは圧縮性効果が出た局場的に高マッハ山導になる典型例だ。

居な課願。非圧縮性ソルバーはSIMPLE法・PISO法のような圧力基準アルゴリズムを使うが、圧縮性ソルバーは密度ベースアルゴリズムを使う。Navier-Stokesにエネルギー方程式と状態方程式（エンタルピーHと密度ρの関係）が加わり、数値フラックスにRoeの近似リーマンソルバーやAUSMを使うことが鍵となる。OpenFOAMのrhoSimpleFoamやFluentの密度ベースソルバーがこれに当たる。

大きく遷う。亜音速流（M < 1）のディフューザー等では圧力山導面が弱い。超音速（M > 1）ではスティプショック・期原ショックが発生し、ここで圧力・密度・温度が連続的に飛躍する。数値的には少散性スキームかTVD（総変動限界）スキームが必要で、ストレッチ参照を使ってショック天近で濃度のオシレーションを抑える。

一般的な乘用車スピード帯（300km/h以下）ではM < 0.3なので非圧縮性近似で十分だ。窦気楽柳に屐流する流れについては特にまりい。ただしターボ充電器内部や高性能踺車の最高速時などM = 0.3が尰る競技域では圧縮性を考慮した解析が必要になるケースもある。