Kolmogorovスケール — CAE用語解説
Kolmogorovスケール
先生、コルモゴロフスケールって乱流の最小スケールですよね？なぜ重要なんですか？
定義
定義を教えてください。
コルモゴロフスケールは乱流における最小の渦のサイズで、これより小さいスケールでは粘性によってエネルギーが熱に散逸する。長さスケールη=(ν³/ε)^(1/4)で表される。νは動粘性係数、εは乱流散逸率だよ。
実際にはどのくらいの大きさなんですか？
例えば自動車の空力解析だと、走行速度100km/hでη≈0.01mm程度。つまりDNS（直接数値シミュレーション）でこのスケールまで解こうとすると、車体サイズに対して10の12乗くらいの格子点が必要になる。現実的に不可能だから乱流モデルが必要なんだ。
流体解析における役割
LESだとどこまで解像するんですか？
LESはコルモゴロフスケールの数十倍程度のフィルタ幅で渦を解像して、それより小さいスケールをモデル化する。RANSよりは細かいけどDNSよりは粗い、中間的なアプローチだね。それでも自動車まわりのLESには数千万〜数億セルが必要だよ。
DNSは研究でしか使えないんですか？
現状ではほぼそう。チャネル流や噴流のような比較的単純な系で、かつレイノルズ数が低い条件に限られる。でもDNSの結果はRANSやLESの乱流モデルの検証データとして非常に価値が高いんだ。スパコンの進化で対象が広がってきてはいるよ。
関連用語
関連する用語を教えてください。
乱流モデルが必要な理由がスケールの観点から理解できました！
エネルギーカスケードの概念を理解すると、乱流モデルの選択基準がもっとクリアになるよ。
CAE用語の正確な理解は、チーム内のコミュニケーションの基盤です。 — Project NovaSolverは実務者の学習支援も視野に入れています。
Kolmogorovスケールの実務で感じる課題を教えてください
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