クエット流れ — 先端技術と研究動向

特にTaylor-Couette流れは、乱流遷移・パターン形成・非ニュートン流体力学の研究プラットフォームとして活発だ。

平面Couette流れは全ての線形擾乱に対して安定であることが理論的に示されている（Romanov, 1973）。つまり線形安定性理論では臨界Re数が存在しない。

そうだ。実験では $Re \approx 350$（$Re = Uh/2\nu$）で乱流に遷移する。これはsubcritical transition（亜臨界遷移）と呼ばれ、有限振幅の擾乱が必要な非線形不安定性だ。bypassやtransient growthがメカニズムとして研究されている。

Lee & Kim (1991) 以来、乱流平面Couette流れのDNSが行われている。チャネル流れとの違いとして:

• 壁面せん断応力が中心まで一定（チャネルでは線形に減少）
• 中心に大規模ロール構造が存在
• 二点相関関数の減衰が極めて遅い→非常に大きなドメインが必要

高Reでの究極的な乱流状態はHuisman et al. (2012) のTwente Turbulent Taylor-Couette (T3C) 実験装置で $Re > 10^6$ まで調べられた。有効指数（トルクのRe依存性）が究極レジームに近づくかが議論されている。

Ostilla-Monico et al. (2014) は $Re_i = 10^5$ のDNSを実施し、内壁・外壁境界層の相互作用を解明した。

Couette流れは「最もシンプルなのに最も深い」流れの一つだ。