2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12650195
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
鳥居 薫 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (00017998)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西野 耕一 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (90192690)
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| Keywords | 熱伝導 / 接触熱抵抗 / 動的熱抵抗 / 非定常法 / 数値解析 / 縮流熱抵抗 / 希薄気体効果 |
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| Research Abstract |
本研究は、転がり接触する円筒接触面における接触熱抵抗とその定量的評価について、実験的および数値解析的に調べたものである。回転によって接触部が動的変化する状態を調べるためには、回転の存在しない静的接触状態における熱抵抗特性を明らかにする必要がある。本研究では、動的接触熱抵抗の評価へも拡張できる非定常法を利用して、それに基づく接触熱抵抗評価方法を構築した。それを用いて炭素鋼(S45C)とアルミニウム合金(A6061)の静的接触熱抵抗を定量化した。円筒直径60mm、長さ180mm、接触荷重10〜120kgfの条件で実験と数値解析を行い、以下の事柄を明らかにした。
(1)荷重の増加とともに全熱コンダクタンスも増加し、高温円筒から低温円筒への熱移動が促進される。
(2)本条件では、接触荷重が20kgf付近を越えると、接触部でのミクロな縮流熱抵抗は殆ど無視できるようになり、熱流が接触部に向かって縮流することに起因するマクロな縮流熱抵抗が支配的となる。
(3)マクロな縮流熱抵抗は接触部面積(即ち、幅)に依存する。炭素鋼(rms粗さ0.07μm、最大粗さ2〜4μm)の場合、実際の接触部幅はHeltz接触理論から推定した値の1.4〜2.4倍となる。
(4)円筒面間の介在空気層の熱伝導が重要である。間隙が小さくなると希薄気体効果を考慮する必要がある。
(5)ミクロな縮流抵抗をもたらす接触熱抵抗層の熱容量の影響は無視でき、動的接触状態においても静的接触状態で考慮した熱抵抗のみを考慮すれば充分である。
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