层流 — CAE用语解说

层流是流体整然地成层流动、相邻层不混合的状态。在雷诺数较低时会发生（管流中Re<2300左右）。与乱流不同，层流的特点是在某些情况下存在解析解。

圆管内的层流就有哈根-泊肃叶流这样的解析解。速度分布呈抛物线形，压力损失ΔP=128μLQ/(πD⁴)。这个问题经常被用作CFD的基准（Benchmark），可以验证自己的网格和设置是否正确。

微流道（半导体冷却通道和医疗用微器件）由于尺寸很小，雷诺数远小于2300，完全是层流状态。血液流动在许多血管中也是层流。在这些领域进行CFD分析时，不需要设置乱流模型，计算会相对简单。

由于没有乱流模型的不确定性，结果的可信度更高。但稳态层流在过渡区（Re≈2000左右）变得不稳定，会出现非稳态振荡，这反而更难处理。这种情况需要用DNS或LES才能准确捕捉。

确认与理论解的一致性会增强自信。改变网格密度看看收敛性吧。