Shape measurement and dry-out mechanisms of a falling liquid film on a wall under thermal radiation
| Project/Area Number |
19K04197
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19010:Fluid engineering-related
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
丹下 学 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (70549584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大宮 喜文 東京理科大学, 理工学部建築学科, 教授 (10287469)
小野 直樹 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (20407224)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 防災 / 液膜 / 液膜流 / 流体力学 / 伝熱工学 / 建築工学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，建築物の延焼防止手法である壁面への散水システムの最適化を背景に，壁面上の流下液膜による建築部材の受熱低減効果を定量化するために，輻射加熱壁面上の流下液膜を対象として，液膜形状・液膜内速度分布が乾き面発生に与える影響を解明することを目的とする．
具体的には，(1) 流下液膜性状（液膜厚さ分布・液膜内速度分布）の光学的な方法による非接触・非定常な計測手法を確立した後，(2) 加熱条件下における液膜性状と乾き面発生との関係を明らかにする．
さらに，得られた結果から散水システムの設計指針（壁面の形状・材質と火災規模に応じた最適水量）となる受熱低減効果の推算方法を提案する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，建築物の延焼防止手法壁面への散水システムの最適化を背景に，壁面上の流下液膜による建築部材の受熱低減効果を定量化するために，輻射加熱壁面上の流下液膜を対象として，液膜形状・液膜内速度分布が乾き面発生に与える影響を解明することを目的としている．今年度は，流下液膜性状（液膜厚さ分布・液膜内速度分布）の光学的な方法による非接触・非定常な計測手法を確立するために，非点収差PTVという手法をを用いて，水膜に懸濁したトレーサ粒子の三次元位置を捕らえることで，水膜厚さ方向の速度分布や液膜厚さを求めることを狙った．トレーサ粒子を微動装置で移動させ，移動量と粒子像のアスペクト比が関連していることを明らかにした．
また，加熱条件下における液膜性状と乾き面発生との関係を明らかにするために，加熱装置を設計・製作した．火災を模擬するために，水膜の流れる壁面を熱伝導で加熱するのではなく，赤外線ヒータおよび反射笠を複数用いて輻射熱で水膜を加熱した．加熱量は赤外線ヒータの消費電力の傾向と整合性を持ち，加熱装置として十分に機能することを確認した．加熱に伴って流下液膜の表面張力に温度依存性があることに由来する流動不安定が発生することが予想されたが，既往研究で不安定となる加熱量でも明確な不安定性は確認できなかった．加熱方式の違いによるものか，計測精度が十分でなく検出できていないのか，について，2023年度に確認していく．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍における実験遂行の停滞によって，十分な実験が行えなかった．また，既往研究から発生すると予想された流動不安定が検出できなかったため，加熱装置の改良が必要となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
非点収差PTVによるという手法を用いて，水膜に懸濁したトレーサ粒子の三次元位置を計測できることは確認できた．加熱装置を改良し，水膜の流動不安定を発生させる条件を探索する．次に，流速分布を計測することによって流動不安定の発生要因を検討する．
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Report
(4 results)
Research Products
(2 results)
