熱スクリ-ンによる自然対流の抑制・促進に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550186
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 増岡 隆士 九州工業大学, 工学部, 教授 (30039101)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷川 洋文 九州工業大学, 工学部, 助手 (80197524) ; 鶴田 隆治 九州工業大学, 工学部, 助教授 (30172068)
• Keywords: マランゴニ対流 / 熱スクリ-ン / 対流制御 / 熱抽出 / 対流パタ-ン / ヒ-トパイプ

Research Abstract

1.前年度は,熱スクリ-ンの浮力対流の抑制・制御について検討したが,本年度は上境界面自由のマランゴニ対流の場合に対象を拡張した.
2.実験的には,自由境界面には浮力対流の影響を避けるため細線加熱により水平方向温度こう配を付与し,下境界面の冷却によりマランゴニ対流発生の境界条件を設定し,試験流体にはシリコン油を用いた.
3.熱スクリ-ンを置かない場合のマランゴニ対流の渦中心の高さ位置(上境界面近傍)に熱スクリ-ンを設置し,スクリ-ン温度レベル等の条件によって自由境界面がどの程度一様化され,マランゴニ対流の抑制にどのように影響するかを検討した.熱スクリ-ンはヒ-トパイプを並べて構成した.スクリ-ン無次元温度レベルが零(冷却面温度レベル)のときは自由境界面の温度の一様性にはあまり影響せず(この場合むしろ温度こう配が強くなるが),スクリ-ンのDarcy抵抗によるマランゴニ対流の抑制に作用し,スクリ-ン温度レベルの上昇とともに自由境界面の温度の一様化が生じ,マランゴニ対流の抑制効果が大きくなることが,マイクロカプセル化された感温液晶による観察から明きらかとなった.
4.これに対応してまず理論解析により熱スクリ-ンの設置位置をマランゴニ数,容器寸法(アスペクト比)によってどう変化させるかを明らかにした.次いで数値解析(二次元および三次元非定常解析)による検討を行い,上記の自由境界面の温度一様化の実験結果を確認した.マランゴニ数の大きさの程度に依存するが,スクリ-ン透過率を小さくすることは対流を閉じ込める方向に作用すること,熱スクリ-ンの温度レベル(したがって熱抽出率も変化)の変化がマランゴニ対流の抑制,対流パタ-ンの変化をもたらすことを明らかにし,熱スクリ-ンがマランゴニ対流の抑制・制御に極めて有効であることを示した.

Research Products

• [Publications] 谷川 洋文: "熱スクリ-ンによる水平流体層内の浮力対流およびマランゴニ対流の促進と抑制" 日本機械学会 熱工学部門講演論文集('90ー11). 900ー71. 107-109 (1990)
• [Publications] 増岡 隆士: "熱スクリ-ンによる自然対流の抑制と促進" 第28回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (1991)
• [Publications] 増岡 隆士: "熱スクリ-ンによる自然対流の抑制と促進" 日本機械学会論文集.