再循環 — CAE用語解説
再循環
流れの逆流域と渦巻き構造
再循環ゾーンって、CFDのどんな結果で確認できますか？
速度ベクトル場や流線を見たとき、主流と逆向きの流れ（負の軸方向速度）が閉じたループを形成している領域が再循環ゾーンだよ。また圧力係数Cpのコンタープロットで圧力が回復しない領域や、流線がループを描く領域として視覚化できる。ParaViewのStream Tracerで明確に確認できる。
再循環があるとどんな問題が起きますか？
再循環ゾーンは圧力損失の大きな原因になる。パイプの継手・拡大管・弁の下流で起きる再循環は圧力損失を増大させる。エンジンの吸気ポートで不必要な再循環が起きると流量係数が下がって出力が落ちる。一方、燃焼器では再循環ゾーンが高温の燃焼ガスを保持して着火安定性を確保するという意図的な利用もある。
意図的な再循環の利用
燃焼器以外で再循環を意図的に利用する例はありますか？
熱交換器の混合促進や化学反応器の滞留時間分布の制御に使われる。また河川工学では魚が移動する際の休憩場として橋脚後流の再循環ゾーンが機能するという生態的な研究もある。工業的に問題になる場合は形状を修正して再循環を抑制するか、圧力回復を改善するデフューザー設計が必要だよ。
再循環があるときのCFD計算って収束しにくいんですか？
再循環ゾーンを含む流れは非定常性が強く、定常計算では収束が難しい場合がある。そういうときは非定常計算に切り替えて時間平均を取る方法か、緩和係数を小さくして収束を安定化させる。また再循環の強さがRe数に依存するから、解が一意でない「バイフルケーション」が起きる場合もある。
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