乱流モデルに関する流入境界条件の最適化をした上で、乱流モデルのベンチマークをし直した。 第1報の結果とは異なり、乱流モデルの違いによる乱流粘性に差がなくなった。

1. 解析結果報告書
【⽬的】
【結論】
⽇付
【所⾒】
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【要領・結果】
1/5
RANSの種類により、結果への影響を調査する。
第1報で不明確だった乱流項の流⼊境界条件を⾒なおして評価を⾏う。
RANS乱流モデルによる影響調査（第2報） 2015-1-18
計算実績が豊富なpitzDailyモデルで評価。
（2次元モデル）
流⼊ 流出
u 10 m/s 勾配ゼロ m/s
k 0.3042 m2/s2 勾配ゼロ m2/s2
ε 15.504 m2/s3 勾配ゼロ m2/s3
ω 566.33 1/s 勾配ゼロ 1/s
P 勾配ゼロ 0
表1. 境界条件⼀覧
物性値
動粘度︓1.0×10-5 m2/s （空気相当）
5mm
-0.025
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
-5 0 5 10 15
u成分 [m/s]
Y座標[m]
k-ε Realizable k-ε k-ω k-ωSST
10mm
-0.025
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
-5 0 5 10 15
u成分 [m/s]
Y座標[m]
k-ε Realizable k-ε k-ω k-ωSST
15mm
-0.025
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
-5 0 5 10 15
u成分 [m/s]
Y座標[m]
k-ε Realizable k-ε k-ω k-ωSST
RANSの種類による結果への影響は、流⼊境界条件の⾒直しを⾏った結果、k-ε系とk-ω系でほとんど差がなくなった。
⼀般的には、標準k-εモデルは、乱流⽣成項で乱流エネルギーが過⼤評価される場合がある。しかし今回のモデル形状ではその影響は出なかった。
流⼊境界条件の求め⽅
1. 乱流強度を求める（式1）
2. 乱れの⻑さスケールを求める（式2）
3. k, ε, ωを求める（式3）（式4）（式5）
81
Re16.0 
I Ll  07.0
（参考︓http://jullio.pe.kr/fluent6.1/help/html/ug/node178.htm#ke-params）
 2
2
3
Iuk in 
l
k
C
23
43
  lC
k
41
21

 
(1) (2)
(3)
(4) (5)
内部流における乱流項の境界条件の算定⽅法はこれで確⽴できた。
今後は乱流⽣成項が過⼤評価されてしまう急縮⼩モデルで試験を⾏い、乱流粘性が過⼤評価されるかどうかの確認を⾏う。
図2. 乱流モデルの違いによるU⽅向（流れ⽅向）の速度分布の⽐較
図1. 解析モデル
流⼊ 流出

2. 2/5
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5mm
-0.025
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
1.E-07 1.E-05 1.E-03 1.E-01 1.E+01
乱流粘性 [m2/s]
Y座標[m]
k-ε Realizable k-ε k-ω k-ωSST
10mm
-0.025
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
1.E-06 1.E-04 1.E-02 1.E+00
乱流粘性 [m2/s]
Y座標[m]
k-ε Realizable k-ε k-ω k-ωSST
15mm
-0.025
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
1.E-06 1.E-04 1.E-02 1.E+00
乱流粘性 [m2/s]
Y座標[m]
k-ε Realizable k-ε k-ω k-ωSST
乱流モデルの違いによる乱流粘性の分布⽐較

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流線の⽐較
標準k-ε Realizable k-ε
標準k-ω k-ω SST

4. 4/5
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圧⼒分布の⽐較
標準k-ε Realizable k-ε
標準k-ω k-ω SST

5. 5/5
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乱流粘性分布の⽐較
標準k-ε Realizable k-ε
標準k-ω k-ω SST