強い乱れを含む流れのシミュレーション

レイノルズ数が大きくなると、円柱周りの流れも、強い乱れが発生して、低レイノルズ数のプログラムでは発散してしまいます。

ここで大活躍するのは、レイノルズ大先生が導入したレイノルズ応力です。速度成分を時間平均値と変動分に分離します。この変動分同士の積が、応力のような作用をすると考えます。

Navier-Stokesの運動方程式の中に、自然にこのレイノルズ応力から発生する項が含まれています。この項をレイノルズ応力項と呼びましょう。レイノルズ応力項が大きくなると、解は発散してしまいます。そこで本方法では、レイノルズ応力項が大きくなり過ぎたセルの粘度を大きくして、速度変動を抑えます。

この工夫で、強い乱れを含む流れのシミュレーションが可能となりました。