Computational Fluid Dynamics (CFD)
has been applied in engineering predictions of turbulent
fluid flow for about two decades. Above all, turbulence
modeling is very important for predicting the performance
of fluid machines with sufficient reliability since
most of them involve complex turbulent phenomena. So
far, the
k-
ε model has been most
frequently used to predict various engineering turbulent
flows with a certain degree of success. On the other
hand, with the recent advances in computers, Large Eddy
Simulation (LES) has become applicable to engineering
prediction. The advantages of LES over the
k-
ε
model are: (1) high prediction accuracy; (2) capability
of resolving the unsteadiness of turbulent motion over
a broad range of scales; (3) simplicity of modeling
the turbulent effects in fluid phenomena containing
multiphysics. For achieving the practical use of LES,
we have developed a new subgrid-scale (SGS) model and
a discretization method with high conservation property
in curvilinear grids. The present paper provides descriptions
thereof. In addition, the validity of LES using these
techniques is investigated in some basic flows and engineering-relevant
problems. LES is expected to become a powerful engineering
tool for analyzing complex turbulent flows including
heat and mass transfer, aerodynamic noise generation,
combustion and so forth.
自動車の設計において，Computational Fluid Dynamics (CFD) は必要不可欠なツールとして認知されるにようになった。その中でも取り扱いが難しい乱流の解析手法としては，現在は
k-
εモデルに代表されるレイノルズ平均
(RANS) モデルが主流であるが，今後は格子平均に基づくLarge Eddy Simulation (LES)
が利用されるケースも増えてくると考えられる。LESの利点には，(1) 予測精度が高い，(2) 非定常な現象が捉えられ，現象の理解および高度な設計コンセプトの考案に役立つ，(3)
モデル化する範囲がサブグリッド ( 格子サイズ以下 ) に限られるため，複雑な乱流場 ( マルチフィジックスを含む乱流現象など
) のモデリングが比較的しやすい，が挙げられる。当社では，(1) 混合時間スケールを導入した独自のサブグリッドスケール
(SGS) モデル，(2) 物理量の保存特性を高めた離散化手法，を開発することによってLESの実用化を達成した。本報告では，これらの技術について解説するとともに，空力・空力騒音解析に適用した際のLESの有効性についても示す。今後は，熱，拡散，燃焼等を含む複合乱流場の解析技術へと発展することが期待できる。
