URANS — CAE用語解説

RANSは定常（Steady）の乱流解析で、URANSのUはUnsteady、非定常を意味する。時間変化する流れを扱いたいとき、例えば翼の失速挙動や自動車のシェイク現象のように、流れが周期的または非定常に変動する場合にURANSを使う。

鋭い。どちらも非定常計算だが、大きな違いはスケール分解だ。URANSは時間平均の乱流モデルを使って大スケールの非定常性だけを解くのに対し、LESは格子スケール以上の渦構造を直接解く。つまりURANSはLESより計算コストがずっと安いが、乱流の詳細構造は分からない。

自動車の外部空力で翼端渦のドラフトフォースを時間変化込みで見たい場合や、ターボ機械の回転子-固定子干渉解析がよい例だ。ストローハル数程度の低周波の非定常性を捉えたいけど、LESほどの計算資源は使えないとき、URANSが現実的な選択肢になる。

同じ格子解像度ならURANSとLESの計算コスト差は数倍から10倍以上になることもある。さらにLESは境界層を解像するために壁近傍の格子を非常に細かくする必要があり、格子数が一気に増える。工業CFDで実務として回せるのは今のところURANSが主流だ。

大筋はそうだが、最近はIDDESのようなハイブリッド手法が普及していて、壁近傍はURANS的に、剥離域はLES的に計算を切り替える方法も実務に入ってきている。コストと精度のバランスを取る工夫が続いているよ。