1999 Fiscal Year Annual Research Report
シャープターンをもつ矩形断面流路内乱流の熱・運動量輸送に関する実験的研究
| Project/Area Number |
10450083
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
藤田 秀臣 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10023136)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 浩 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (40303656)
廣田 真史 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (30208889)
|
|---|
| Keywords | 熱交換器 / 往復流路 / シャープターン / 二次流れ / はく離・再付着 / 強制対流熱伝達 / 局所熱(物質)伝達率 / PIV計測 |
|---|
| Research Abstract |
シャープターンをもつ矩形断面流路内の乱流では,ターン通過時に遠心力の影響により二次流れが発生するとともに,内壁(隔壁)先端付近で流れのはく離・再付着が起こるため,3次元かつ非定常な流動特性を示す.また,こうした流動特性の影響を受けて,壁面上の局所熱伝達率も非常に複雑に変化する.本研究では,PIVおよびLDVを用いて流路内の複雑な流動特性を測定するとともに,ナフタレン昇華法により各流路壁面上の局所熱(物質)伝達率を測定し,両者の相関からシャープターン流路における伝熱のメカニズムを明らかにすることを目的とした.
まず,180°シャープターンをもつ矩形断面流路において,種々の実験条件のうちターン部の間隙と隔壁の傾斜角度が局所伝熱特性に及ぼす影響に注目し,流路全壁面上の局所熱(物質)伝達率をナフタレン昇華法で測定した.その結果,ターン内からターン下流領域における複雑な局所熱伝達率分布と,伝熱特性に及ぼす上記のパラメータの影響が明らかとなった.
次に,PIVによりターンとその下流における流動特性の測定を行い,ターン内コーナー部における再循環領域,ターン下流における二次流れ,ターン下流の隔壁上に形成されるはく離泡と流れの再付着,再付着後における流れの偏りなど,比較的大規模な流れ場の構造を明らかにした.このPIVによる結果を参考にしながら,局所伝熱特性が特に大きく変化したターン部の流路端面,ターン下流の内・外壁近傍において,LDVによる詳細な平均および変動速度場の測定を行った.この測定結果とナフタレン昇華法による局所伝熱特性の測定結果とを比較・検討することにより,ターン後の伝熱に対しては各壁面に垂直方向の平均速度成分による寄与が大きいことを明らかにした.
|
-
[Publications] 廣田真史: "シャープターンをもつ長方形流路内の熱(物質)伝達特性"日本機械学会論文集,B編. 64・625. 2977-2985 (1998)
-
[Publications] M.Hirota: "Heat/Mass Transfer Characteristics in Two-Pass Smooth Channels with a Sharp 180-Deg Turn"Int. Journal of Heat and Mass Transfer. 42・20. 3757-3790 (1999)
-
[Publications] M.Hirota: "Heat/Mass Transfer for Sharp 180-Deg Turning Flow in Rectangular Channels with Inclined Partition Wall"5th ASME-JSME Joint Thermal Eng. Conference, San Diego AJFE. 99-6453. 1-8 (1999)
-
[Publications] 廣田真史: "シャープターンをもつ長方形流路内の局所熱(物質)伝達特性(流路入口形状の影響)"日本機械学会論文集,B編. 65・635. 2439-2446 (1999)
-
[Publications] M.Hirota: "Heat/Mass Transfer in Serpentine Flow Passage with a Sharp Turn (Influence of Entrance Configuration)"Compact Heat Exchangers and Enhancement Technology for th Process Industries. 1. 159-166 (1999)
-
[Publications] M.Hirota: "Heat/Mass Transfer in Serpentine Flow Passage with Rectangular Cross-Section"Journal of Energy Conversion and Management. (掲載予定). (2000)
