クライオク-ラの伝熱学的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09875060
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 鈴木 健二郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (00026064)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲岡 恭二 京都大学, 工学研究科, 講師 (60243052) ; 中部 主敬 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80164268)
• Keywords: フライオク-ラ / スターリングサイクル / 非ダルシー則 / 熱的非平衡状態 / 往復動流 / 再生器

Research Abstract

クライオク-ラの蓄冷器はメッシュ(金網状膜)が多重に重ね合わさった一種の多孔質体で出来ており,熱エネルギーの温度匂配遡上方向への輸送を可能にしている.この蓄冷器と往復流動する作動流体の間の熱移動現象を司る基本構成要素は,メッシュを構成する各細線と往復動流体の間の非定常熱伝達および細線内部の非定常熱伝導である.本年度は往復動流下において,細線を模擬した円柱周りの熱流動場の二次元非定常数値解析を行い,その結果得られる速度情報を用いて温度場を予備的に解析・検討した.併せて,次年度に本格化させる予定である計算コードの三次元化へのアプローチについても検討を加えた.
その一方で,数値計算結果との比較に備えるため,現有の往復動流実験装置の整備,とくに流路断面内に可能な限り一様な速度分布が実現するよう改造を行った.また,実験用流路中には通電加熱・壁温測定が可能な円柱を設置し,食用色素等を用いて円柱周りの流れの可視化を行うとともに,予備的な伝熱実験も行った.
さらにこれとは別に,蓄冷器を多孔質体総体として取り扱う形で,非ダルシー則を導入した熱的非平衡モデルを考案し,数値解析を行った.その際,(1)非圧縮性流体,(2)流れは完全に発達しており,速度分布は流れに直交する座標と時間にのみ依存する,(3)非定常軸対称温度分布,(4)温度場に比べて早く定常状態が実現する速度場,の四項目を仮定として設けた.この数値解析の結果を吟味し,次年度におけるこの解析手法の有効性検討とそれを用いたフルスケールモデルの構築に備えた.

Research Products

• [Publications] K.Suzuki: "Regenerator Models for Stirling Cycles" Thermal Science & Engineering. 5・3. 31-40 (1997)
• [Publications] K.Suzuki: "Analysis of a Regenerator in a Stirling Cycle using a Porous Media Model" 日本機械学会第75期通常総会講演会講演論文集. (発表予定). (1998)