遷移モデル — CAE用語解説

通常の乱流モデル（k-εやSST k-ω）は流れが最初から乱流であることを前提にしている。でも実際には翼の前縁付近では層流で、下流のある地点で乱流に切り替わる。この「層流から乱流へ変わる位置」を予測するのが遷移モデルの役割だよ。

Langtry-Menterのγ-Re_θ遷移モデルが工業CFDでは最もよく使われているね。間欠率γと遷移運動量厚さレイノルズ数Re_θの2つの輸送方程式を追加して、遷移位置を自動的に予測する仕組みだ。SST k-ωモデルと組み合わせて使うのが一般的だよ。

CFDで航空機の翼型を全乱流で計算すると、実際には層流が維持されている領域まで乱流として扱ってしまうから、壁面摩擦が過大になって抗力を20〜30%も過大に予測してしまうことがある。低速の無人航空機（UAV）やタービン翼のように低レイノルズ数の流れでは、遷移の位置が空力性能を大きく左右するんだ。

遷移モデルを使う場合は壁面第一層のy+を1以下にする必要がある。層流境界層を正確に解像しないと遷移位置がずれるからね。メッシュコストは上がるけど、精度には代えられない。

そうだね。まずはNACA翼型のような標準ケースで全乱流と遷移モデルの結果を比較してみると、その違いが実感できるからやってみるといいよ。