2001 Fiscal Year Annual Research Report
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11650214
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
木村 繁男 金沢大学, 工学部, 教授 (70272953)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木綿 隆弘 金沢大学, 工学部, 助教授 (40225107)
上野 久儀 金沢大学, 工学部, 教授 (80019752)
岡島 厚 金沢大学, 工学部, 教授 (80013689)
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| Keywords | 相変化 / 自然対流 / 連成熱伝達 / 対流熱伝達 / レイリー数 / ヌッセルト数 / 数値解析 / 流れの可視化 |
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| Research Abstract |
水で飽和した多孔質体内での動的な凝固現象について研究を行った。上方から凝固点以下の温度で冷却された矩形空間を想定して、冷却面温度が時間的に変動する場合について実験かつ数値的に検討を加えた。この際、下方境界面は一定温度でかつ凝固点温度以上に設定されている。実験において飽和多孔質体はガラスビーズと蒸留水により形成した。矩形空間は一辺が約18cmの立方体である。実験における修正レイリー数は約100である。凝固点近傍で密度逆転層を有する水で飽和した多孔質層では、対流発生の臨海レイリー数は約200であることが知られている。このため本実験において、液相領域は熱伝導支配であることがわかる。冷却面温度の変動周期は矩形波で1時間から10時間まで変化させ、固液界面の変動を観察し、変動振幅と位相遅れを計測した。また、固相内温度分布が定常状態であると仮定した準定常1次元解析モデルを提案した。導かれた固液界面の振動に関する一次の常微分方程式は、冷却面温度変動振幅が冷却面温度の過冷度に比べ小さい場合について摂動法により解析的に解かれた。さらに支配方程式は数値的にも解かれ、両者は良い一致を示した。このことから摂動法による近似解の妥当性を確認できた。1次元モデルによる固液界面位置の変動に関する予測値はほぼ実験値と良い一致をみた。これにより飽和多孔質内での動的な凝固現象が1次元の準定常モデルにより十分に予測可能であることを検証することが出来た。
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[Publications] 木村繁男: "冷却温度の周期的変動に伴う氷層厚さの時間変化"日本機械学会論文集. 67・663B. 2762-2767 (2001)
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[Publications] 木村繁男: "凝固過程の動的挙動に関する数値解析"日本機械学会論文集. 68・665B. 175-180 (2002)
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[Publications] 木村繁男: "温度差を有する鉛直流路内での混合対流熱伝達"日本機械学会論文集. 68・665B. 169-174 (2002)
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[Publications] 若松英俊: "側壁に加熱・冷却部を有する容器内自然対流の不安定振動に関する研究"日本機械学会熱工学講演会論文集. No.01-9. 351-352 (2001)
