SST k-ωモデル（Menter） — トラブルシューティングガイド

実務でよくあるケースをまとめよう。

解析的には壁面で $\omega \to \infty$ だが、数値的には有限値を設定する。Menter推奨は:

$\Delta y_1$ は壁面第1セルの高さ、$\beta_1 = 0.075$。$\Delta y_1$ が小さいほどωが大きくなり、反復計算が不安定化しうる。

対策: $y^+ \approx 1$ でもωの値は $O(10^6)$-$O(10^8)$ 程度。URFを0.5-0.7に設定し、ωのクリッピング上限を確認する。

原因: 淀み点ではひずみ速度 $S$ が大きいが、実際には乱流生成は少ない。$P_k = \mu_t S^2$ が過大評価される（Stagnation Point Anomaly）。

対策:

• Production Limiter $\tilde{P}_k = \min(P_k, 10\beta^*\rho k\omega)$ が有効になっていることを確認
• Kato-Launder修正: $P_k = \mu_t S \Omega$（渦度ベース）。Fluentでは「Strain/Vorticity Based」オプション
• 一部ソルバーではリミッター係数を10から5に下げるオプションあり

原因: 自由流（壁から遠い領域）でωが過度に散逸し、$\mu_t = \rho k/\omega$ が暴走する。

対策:

• 入口のω値を適切に設定。$\omega_{inlet} = \frac{\varepsilon}{C_\mu k}$ または $\omega = \frac{k^{0.5}}{C_\mu^{0.25} l}$
• 乱流粘性比 $\mu_t/\mu$ の上限を設定（Fluentでは10^5がデフォルト）
• ファーフィールド境界条件で $k$ と $\omega$ を一定値に固定

対策:

• 時間刻み $\Delta t$ を小さくする。CFL数が10-50程度になるように調整
• 内部反復数を20-30に増やす
• 初期数百ステップは定常計算で流れ場を発達させてから非定常に切り替え
• 乱流量のURFは運動量より低めに設定（0.5-0.7）

そうだ。この2点を押さえておけば、大抵の問題はスムーズに解ける。