乱流 — CAE用語解説

おおざっぱに言えばそうだけど、単に「乱れている」だけではなくて、不規則で3次元的で、しかも広い範囲のスケール（大小さまざまな渦）が同時に存在する。一つ一つの渦を全部計算しようとすると途方もないコンピュータ資源が必要になるから、「乱流モデル」で近似せざるを得ないんだ。

Reynolds数（Re = ρUL/μ）で判断する。慣性力と粘性力の比だ。円管内の流れだとRe 2300あたりが遷移の目安で、それ以上が乱流。実務で扱う流れのほとんどは高Reynolds数だから乱流になるんだよ。たとえば高速道路を走る自動車のReは数百万のオーダーだ。

CFDで乱流を扱う最大のポイントは、適切な乱流モデルの選択と壁面近傍のメッシュ解像度だ。壁面近くでは速度が急激に変化するから、y+を意識したメッシュ設計が必要になる。

大きく変わるよ。たとえば自動車のドアミラー周りの風切り音の問題は、乱流渦の非定常な圧力変動が原因だ。定常RANS計算では時間平均された結果しか得られないから、音源の特定にはLES（大渦シミュレーション）のような非定常手法が必要になる。乱流を正しくモデリングしないと、物理現象そのものを見逃してしまうんだ。

そうだね。乱流はCFDの永遠のテーマとも言える。まずはReynolds数を計算して自分が扱う流れが層流か乱流かを判断するところから始めよう。