Realizable k-εモデル — トラブルシューティング

症状: MRFやSliding Meshの界面付近で $\mu_t/\mu$ が $10^5$ を超える。

原因: 回転座標系での渦度がフレーム回転成分を含むため、$C_\mu$ の計算で $U^*$ が過大評価される。

対策:

• Fluentでは /define/models/viscous/turbulence-expert/turb-non-newtonian no を確認
• 回転系の座標変換が正しく設定されているか確認
• Interface近傍のメッシュ品質を改善

症状: 非常に低いReynolds数の領域で $\varepsilon$ の収束が遅い。

原因: $k \to 0$ の領域で $\sqrt{\nu\varepsilon}$ 項が支配的になり、方程式の性質が変わる。

対策:

• $k$ と $\varepsilon$ のURFを0.6程度に下げる
• 低Reynolds数領域が広い場合はSST k-ωの使用を検討

症状: 軸対称噴流の解析で、十分反復しても解が非対称になる。

原因: メッシュの微小な非対称性とRealizableの非線形性が組み合わさって、分岐解に至ることがある。

対策:

• メッシュの対称性を厳密に確保（ミラーメッシュの使用）
• 可能であれば2D軸対称（axisymmetric）で解く
• 初期条件を対称に設定

手順:

1. 標準k-εの収束解をベースに使う（初期条件として優秀）

2. モデルをRealizable k-εに変更

3. 最初の100反復は緩和係数をやや低め（$k$, $\varepsilon$: 0.6）にする

4. 残差が安定したら緩和係数を戻す

5. 新しい定常解が得られるまで十分な反復を行う

$C_\mu$ がセルごとに変化するようになるので、$\mu_t$ 分布が変わり、速度場も変化する。定性的な流れパターンが変わることもあるので、結果は注意深く確認すること。