伝熱面との間にスリットをもつ表面凸起による回転円柱の熱伝達促進

• Project/Area Number: 61550145
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Thermal engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 武山 斌郎 東北大, 工学部, 教授 (60005171)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 広野 洋一 東北大学, 工学部, 助手 (70159119) ; 熊谷 哲 東北大学, 工学部, 助教授 (30134026) ; 島田 了八 東北大学, 工学部, 助手 (30091698)
• Project Period (FY): 1986
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1986)
• Budget Amount: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 1986: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 回転円柱 / 伝熱促進 / スリット / 表面凸起 / 対流熱伝達

Research Abstract

回転体に凸起を設ける方法は、比較的小さな凸起でも、回転が速くなるほど、回転体近傍の流れに容易にじょう乱を与えることができ、熱伝達の向上が得られる。ここで凸起の高さは高いほどまた、回転レイノルズ数が大きくなるほど熱伝達の向上におよぼす効果は大きくなる。ところが、回転円柱を回転するためのエネルギを考慮するとき、凸起は小さいほうが望ましく、また、局所熱伝達率分布を見ると、凸起のすぐ後方で熱伝達の悪くなるところがある。そこで回転円柱表面と凸起との間にスリットを設け、スリットを通して凸起後方にも流れをつくると、エネルギ損失を減じながら熱伝達の向上が期待できる。本研究では、大気中で回転する水平円柱の表面にスリットを有する3種の高さの凸起を設け、さらに、それぞれの場合にスリット高さを変化させ、マッハツェンダ干渉計を用いて瞬間写真の撮影を行い、局所熱伝達率を解析し、それに考察を加え、また、流動の様相の観察、凸起のためのエネルギ損失割合と熱伝達率の増加の割合にも考察を加え、以下の結果を得た。(1)スリットを付けたことにより、凸起の高さが高いほど凸起の位置での局所熱伝達率は飛躍的に増大する。(2)自然対流の影響がある程度無視できる範囲(Re=900以上)で凸起の高さが本研究で定義した温度境界層換算厚さ【δ_1】の約2倍以上では、(【δ_1】は速度境界層では排除厚さに相等)【δ_1】とスリット高さとがほぼ等しい場合に熱伝達が最も良くなる。(3)本研究で採用したエネルギ評価法(加速度の比較)によれば、凸起の高さは小さく、回転レイタルズ数が低いほうが効率よく熱伝達の促進がはかれるスリット高さが存在する。

Research Products

• [Publications] 島田了八: 日本機械学会論文集. 52巻474号. 636-643 (1986)