流れ中におかれた回転体の低レイノルズ数域(遷移領域)での熱伝達に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04805021
• Research Institution: ISHINOMAKI SENSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 島田 了八 石巻専修大学, 理工学部, 助教授 (30091698)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 足立 岳志 石巻専修大学, 理工学部, 助手 (60222626)
• Keywords: 対流熱伝達 / 自然対流 / 複合対流 / 強制対流 / 回転円柱 / 粗面

Research Abstract

前年度に引き続き一様空気流中の回転円柱の熱伝達に関し、主流、回転、自然対流の各要素が複合する領域で実験を行い以下のことが明らかになり再確認した。
1.主流レイノルズ数が1000以上では自然対流の影響はほとんど現れない。
2.主流レイノルズ数が1000以上でさらに回転レイノルズ数以上では平均ヌセルト数は静止円柱の強制対流の値になる。
3.回転リイノルズ数Rerが主流レイノルズ数Redの2倍以上ではNum=0.055Rer^<0.7>(1+8Grd/Rer^2)^<0.35>の実験式で表すことができる。
4.主流レイノルズ数が1000以下では回転レイノルズ数が主流レイノルズ数の2倍の時最も熱伝達が悪くなる。
また、実機への応用を考慮した場合円柱表面の粗さは重要な問題となる。そこで、円柱表面に60番,320番,800番,2000番の紙ヤスリを貼り表面粗さの影響を調べ以下のことを明らかにした。
5.自然対流域では、粗さによる影響は顕著には現れなかった。
6.複合対流域では平滑面に比べ粗い方が熱伝達が悪くなっている。これは、粗い方の温度境界層が円柱表面に粘りつくようになっているためと思われる。
7.強制対流域では、粗い方が平滑面に比べ熱伝達がよくなっている。これは、リブレットを持つ円柱と同じように境界層の制御が行われるためと思われる。ただし、粗さと熱伝達の相関関係があまりはっきりとはしていないのでこれらのデータの分析および追加の実験が必要と考えている。

Research Products

• [Publications] 島田了八ほか3名: "一様流中におかれた回転円柱の熱伝達" 日本機械学会論文集. 57. 210-216 (1991)
• [Publications] Ryohachi Shimada: "Heat Transter from a Rotating Cylinder with and without a Crossflow" Heat Transfer Japanese Research. 21. 109-122 (1992)