Coupling Calculation for Radiative and Convective Heat Transfer and Development of Mist Cooling Technology to Prevent Heat Stroke
| Project/Area Number |
21K14087
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
江目 宏樹 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (80785551)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 消防装置 / ふく射 / ミスト / 散乱性媒体 / ふく射伝熱 / 対流熱伝達 / 熱中症 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、散乱性媒体中のふく射と対流の複合現象を明らかにする。ミスト層のスペクトル選択性と対流場の同時制御技術の確立に取り組む。本研究は、①ふく射伝熱と対流熱伝達のカップリング解析により、ミスト冷却装置における対流現象の解明を目指す。また、②水滴の経時変化に対するスペクトル応答評価により、加熱下のミスト層のふく射遮蔽性能の経時変化を直接測定する。そして、③ふく射吸収量の違いによる対流駆動流動様相可視化により、噴霧ミスト層内に起こる対流場の流動様相を可視化評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ウォーターミストによるふく射熱の遮蔽及び流動場の能動的制御の実現を目的とした。
ふく射性媒体の非灰色吸収、非等方散乱特性を記述できるふく射伝熱解析コードを確立し、ウォーターミストが混入した対流-ふく射の複合伝熱解析を行った。ミストの混入が壁近郊での温度の乱流変動を抑制し、ふく射熱伝達の抑制に貢献することを示した。
また、ウォーターミストの噴霧実験を行い、ミスト層の水滴の粒度分布測定及びふく射遮蔽性能の実験的評価を行った。粒度分布測定にはレーザー回折式粒度分布計を用いた。ノズルにはポンプとコンプレッサー、水流量計、空気流量計を接続した。ミスト層によるふく射減衰量の測定において、熱源には、1000℃に設定した黒体炉を用いた。受光部にはレーザーパワーメータを用いた。そして、ミスト層のふく射輸送解析を行い、実験結果との比較し、評価を行った。ミスト層のふく射遮蔽率は水滴径の依存性をもち、ふく射遮蔽には水滴径を小さくすることがより効果的であることを示した。また、粒度分布の広域化は様々な水滴径を有するミスト層であること示し、黒体放射光の様々な波長に干渉する要因となる。そのため、ふく射遮蔽に多分散水滴分布が有効である可能性が示唆された。
ウォーターミストを用いた消防装置開発における実用環境下に近い場合のふく射伝熱現象に関する理解が深まった。これらの知見を用い、可搬自衛噴霧装置や消火ホースなど、消防職員の命を守る技術の開発に貢献できる。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
