層流 — CAE用語解説

層流は流体が整然と層を成して流れる状態で、隣り合う層が混じり合わない。レイノルズ数が低い（パイプ流でRe<2300程度）ときに発生する。乱流と違って解析解が存在する場合があるのが特徴だよ。

円管内の層流はハーゲン・ポアズイユ流という解析解がある。速度分布が放物線になって、圧力損失ΔP=128μLQ/(πD⁴)。CFDのベンチマークとして真っ先に使う問題だよ。自分のメッシュと設定が正しいか確認できるんだ。

マイクロ流路（半導体の冷却チャネルや医療用マイクロデバイス）はスケールが小さいからRe<<2300で完全に層流。血液の流れも多くの血管では層流だよ。こういう分野ではCFDで乱流モデルを設定する必要がなくて、計算が比較的シンプルになるんだ。

乱流モデルの不確かさがないぶん結果の信頼性は高い。ただし定常の層流が不安定で非定常振動が発生する遷移域（Re≈2000前後）は逆に難しい。この領域はDNSやLESでないと正確に捉えられないこともあるよ。

理論解との一致を確認できると自信がつくよ。メッシュ密度を変えて収束性も見てみてね。