CFDシミュレーション向け乱流モデリング

GEKOで乱流を制御

あらゆる流体アプリケーションに適した乱流モデルは存在しません。そのため、ユーザーは限定された一定のモデルセットの中から選択し、そのモデルが使用するシミュレーションに適していることを期待するしかありません。乱流モデルをユーザーそれぞれのアプリケーションに合わせる柔軟性を提供するという乱流モデルにおける革新的なコンセプト、GEKO(Generalized k-omega)をご紹介します。乱流エキスパートであるFlorian Menter博士により開発されたGEKOには、平板や混合層の基礎となるキャリブレーションを維持しながら、特定の物理特性に合わせてシミュレーションできるよう広範囲にわたって調整可能な数種類のパラメータが用意されています。

数値流体力学(CFD)では、シンプルな流れの計算でさえ困難です。さらに、乱流(広範な空間と時間のスケールに及ぶ不規則な流体の動き)を考慮に入れると、計算の複雑さは急激に増します。

乱流物理モデリングに適切な手法を選択することは不可欠ですが…、混乱を招きがちです。乱流はナビエストークスの方程式で十分に描写できますが、直接数値シミュレーションは膨大な量のリソースが必要なため実用的ではありません。それでは、多くの利用可能な乱流モデルから、どのように独自の設計固有の課題に対応するモデルを選択すればよいでしょうか? エキスパートの指導の下で選択できます。ANSYSは、広範囲にわたるモデルの定式化と戦略を含むシミュレーション各種に加え、求められる正確さをソリューションから得られるよう包括的なセレクションサポートを提供しています。

乱流モデルの選択が、たとえシンプルに思えるアプリケーションでも、シミュレーションの正確さにどのように影響する可能性があるかをご確認ください。乱流は、適切に行う必要がある重要な数値流体力学(CFD)アプリケーションです。

Application Briefを読む:CFDシミュレーションにおける乱流の課題

乱流シミュレーション手法

DNS

正確な乱流ソリューションを計算しますが、大量のコンピューティングを必要とするため実用性に欠けています。

  • 非定常のナビエ-ストークス方程式を数値的に解く
  • 研究手段としてのみ有効

SRS

現実世界のコンピューティング能力に対して最高精度を提供

  • 少なくとも部分領域内の最大乱流渦の動作を直接計算
  • 大規模な分離、大渦流、音響などに最適
  • ラージエディシミュレーション(LES)モデルを含む

RANS

多くの産業の流体解析に十分に対応するソリューション

  • 時間平均ソリューションで乱流渦を「平滑化」
  • コンピューティングパワーの必要量が最小