Optimisation of the super-ultimate regime and the ultimate state in turbulent heat transfer

• Project/Area Number: 25K01157
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19010:Fluid engineering-related
• Research Institution: The University of Osaka
• Principal Investigator: 河原 源太 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (50214672)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本木 慎吾 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 講師 (70824134)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥25,740,000 (Direct Cost: ¥19,800,000、Indirect Cost: ¥5,940,000); Fiscal Year 2027: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2026: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000); Fiscal Year 2025: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 乱流 / 乱流熱伝達 / 究極状態 / 超究極状態

Outline of Research at the Start

熱流体工学上の代表的難問のひとつに，乱流熱輸送における究極状態：Nusselt数Nu~Ra^γ（γ=1/2），Stanton数St~Re^ζ（ζ=0），さらにはそれを超える超究極状態（γ>1/2，ζ>0）の実現があるが，未だに超究極状態はおろか、究極状態すら実現されていない．本研究では，熱対流，剪断流の壁面に配列した孔，突起，主流方向フィンの寸法を独自のスケーリング理論の予測に従って最適化し，シミュレーションと実験の両面で，広範囲のRayleigh数，Reynolds数にわたる超究極状態とそれに伴う最高熱流束の究極状態を実現する．