剥離 — CAE用語解説

まさにそのイメージで合ってる。壁面に沿って流れていた流体が、ある地点で壁から離れてしまう現象だ。境界層内の流体が逆圧力勾配で減速しきって、ついに逆流し始めるのが剥離点だよ。

例えば飛行機の翼の上面を考えてみて。前縁から最も厚い部分まで流路が狭くなるから流速が上がって圧力が下がる。でもその後は流路が広がるから圧力が回復する。この圧力回復の区間が逆圧力勾配で、境界層の流体にブレーキをかけるんだ。

抗力がドカンと増える。翼の場合は失速になって揚力が激減する。自動車のリアウィンドウ後方で剥離が大きいと空気抵抗が増えて燃費が悪化する。だからCFDで剥離の位置を正確に予測するのはめちゃくちゃ重要なんだ。

実はかなり難しい。RANS系の乱流モデルだと剥離点がズレやすい。特に滑らかな曲面上の剥離は予測精度が落ちることが多い。精度が必要ならLESやDESを使うけど計算コストが跳ね上がるから、実務ではモデル選択のセンスが問われるところだね。

条件によっては下流で再付着することもある。剥離と再付着の間に再循環領域ができて、そこでは流れが逆向きに回っている。バックステップ流れの実験なんかが典型例だね。再付着の位置をCFDで当てられるかどうかがモデルの実力を測る指標になってるよ。