発熱ブロックが取り付けられた平行平板流路の流動および熱伝達に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650202
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 浅古 豊 東京都立大学, 工学部, 教授 (20094253)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 義幸 東京都立大学, 工学部, 助手 (10244419)
• Keywords: 対流熱伝達 / 低レイノルズ数 / LSI素子の冷却 / 乱流遷移

Research Abstract

研究実施計画に基づき,本年度はモデル流路を用いた流れの可視化実験および低レイノルズ・タイプの2方程式モデルを用いた周期発達領域の3次元数値解析プログラムと入口助走区間の3次元数値解析プログラムを作製し,Re=1900以上の範囲の流れおよび熱伝達の解析をおこなった.
1 流れの可視化実験 プリント板に取付けられた半導体素子をモデル化した矩形のブロックが置かれたモデル流路を作製し,パール顔料を用い流れを可視化した.実験をおこなったモデル流路の形状は当初予定していた形状で,流路にはブロックが流れ方向に20段,流れに直交する方向に5列配置されている.ブロックの形状はブロック長をL,ブロック高さをB,ブロックの間隔をS,流路高さをHとしたとき,B/L=3/8,S/L=1/4,H/L=2/8〜5/8である.可視化実験の結果,Re数が1000〜1500程度で流れが乱流に遷移することが判明した.このRe数は平行平板流路のそれに比べ若干低いが,波形流路のそれに比べるとかなり高い.
周期発達領域および入口助走区間の3次元数値解析 取扱い容易なLB1低レイノルズ数2方程式モデルを用い,Re=1900〜5000の範囲の流れおよび熱伝達について周期発達領域および入口助走区間の3次元解析をおこない,圧力損失,熱伝達の特性を明らかにした.また,入口助走区間の圧力損失および断熱ヌセルト数を実験結果と比較し解析モデルの妥当性を検討した.

Research Products

• [Publications] M.Sano & Y.Asako: "Fluid Flow and Heat Transfer in a Periodically Diverging-Converging Turbulent Duct Flow" JSME International Journal. B,36. 207-213 (1993)
• [Publications] Y.Yamaguchi,Y.Asako & H.Nakamura & M.Faghri: "Three-Dimensional Natural Convection in a Vertical Porous Layer with Hexagonal Honeycomb Core of Nefligible Thickness" Int.Journal of Heat and Mass Transfer. 36-13. 3403-3406 (1993)
• [Publications] Y.Asako & M.Faghri: "Parametric Study of Turbulent Three-Dimensional Heat Transfer of Arrays of Heated Blocks Encountered in Electronic Equipment" Int.Journal of Heat and Mass Transfer. 37(掲載決定). (1994)
• [Publications] M.Faghri and Y.Asako: "Prediction of Turbulent Three-Dimensional Heat Transfer of Heated Blocks using Low-Reynolds number Two-equation Model" Numerical Heat Transfer. 25(掲載決定). (1994)
• [Publications] Y.Asako & M.Faghri,M.Charmchi and P.Bahrami: "Numerical Solution for Melting of Unfixed Rectagular Phase-Change Material under Low-Gravity Environment" Numerical Heat Transfer. 25(掲載決定). (1994)