乱流解析について

質問

対象とする問題について
乱流モデル(RANS)を用いた定常計算をおこなうとき，
対象が軸対称（例えば円管内流れ）のとき，
円筒座標を用いた2次元計算でいいと思うのですが，どうでしょうか？
わざわざ，3次元計算をしても意味がないと思います．むしろ，そこで，仮に3次元性が現れたら，
「なぜ？」となります．

本来は3次元的な複雑な流れ場となるかもしれませんが，Reynolds平均をとった流れ場においては，
計算対象が軸対称であれば，平均をとった流れ場も軸対称になるはずだ，と考えます．

これまで，乱流以外の数値計算はいくつかコード作成からしたことがありますが，
乱流については初めてで，まだ理論的なところを理解できていません．

ご教授願います．

回答No.1

spring135 · ベストアンサー

乱流は平均流に対する変動分です。

平均流に対する半径方向の乱れ、周方向の乱れ、軸方向の乱れを調べるのが乱流解析です。

これを軸対象に設定することはリング状の周方向に一様な乱れを設定することになり、

そのような解析をしたい場合はOKでしょう。

さらに２次元で、軸方向に変化がない状態ということはちょうど円環状に一様な乱れが

半径方向に変動している状態を評価することになります。

回答No.3

miu2

乱流とはそもそも時間的・空間的な流れ場の変動を表しています．
定常計算で変動があるならば，収束していないということです．

それは正しい計算ではないです．

回答No.2

NemurinekoNya

☆乱流モデル(RANS)を用いた定常計算をおこなうとき，
対象が軸対称（例えば円管内流れ）のとき，
円筒座標を用いた2次元計算でいいと思うのですが，どうでしょうか？
◇はい、時間平均の軸対称乱流ならば、二次元で計算していいです。円筒座標ですと、zとrだけで計算していいです。
なのですが、３次元で計算すると、答えが少し違うかもしれません。これは数値解析に特有なものなので、気にする必要はありません。数値解法由来のものと計算の打ち切り誤差などなどが色々複雑に積み重なった結果なので。あったとしても無視できるオーダーです、気にする必要はありません。
この場合、
三次元で計算しても、二次元で計算しても答えは同じなので、二次元でいいです。

☆本来は3次元的な複雑な流れ場となるかもしれませんが，Reynolds平均をとった流れ場においては，
計算対象が軸対称であれば，平均をとった流れ場も軸対称になるはずだ，と考えます．
◇厳密なことを言うと、２次元の乱流なんて存在しませんけれどもね。

なお、
一般的な円管乱流程度ならば、境界層近似をして解いても、そんなに答えは変わらないと思います。加熱によって密度や粘性が大きく変わるというのならば、話は違ってきますけれども。