高温面非定常冷却中の濡れ拡がり速度と濡れ開始点の最大熱流束変化について

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650231
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 門出 政則 佐賀大学, 理工学部, 教授 (80109222)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 光武 雄一 佐賀大学, 理工学部, 助手 (20253586)
• Keywords: 非定常冷却 / 高温面 / 熱伝導逆問題 / 2次元冷却 / 濡れ広がり / ラプラス変換

Research Abstract

ライデンフロスト温度以上の高温面を噴流で急冷する場合、衝突後濡れ面が高温面上を周囲に向かって拡がりながら冷却仮定が進行していく。冷却中の高温面の温度変化や熱流束変化を求めるためには、固体内の温度変化から表面状態を推定する方法すなわち逆問題解を求め、その推定精度をまず確立する必要がある。
そこで、今年度は下記に2点について検討した。
1.2次元非定常熱伝導逆問題解の予測精度の確定については、逆問題解を導出し、順問題解を用いて、その推定精度について検討した。温度変化が緩やかな場合については、測定精度と同程度の精度で、表面温度と熱流束が推定できることを明らかにした。一方、本実験の冷却のように温度変化が急激でかつ冷却位置が移動する場合には、測定温度変化をいくつかに分割することによって精度の高い推定が可能となることが分かった。
2.実験では、測定点数に制限があるので、提案された逆問題解の推定精度に測定点数が及ぼす精度について検討した結果、測定点数は、8点程度で十分であることが分かった。
3.濡れ面の移動速度については、ビデオ撮影から測定し、噴流速度、サブクール度の影響について検討した。
4.測定された温度変化から推定された表面温度と熱流束は、設定された熱電対位置の誤差のために十分な精度で求められなかった。平成14年度では、熱電対の設定位置を正確にし、濡れ面の移動位置と表面温度と熱流束の関係について検討する。

Research Products

• [Publications] 門出ほか4名: "ラプラス変換を用いた2次元熱伝導逆問題の解析的解法"日本機械学会論文集. 68巻666B. (2002)
• [Publications] 門出, 光武, J.Hammod, 有馬: "高温円柱の急冷却中の2次元表面温度と熱流束の推定"第39回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (2002)
• [Publications] 有馬ほか3名: "ラプラス変換を用いた熱伝導の逆問題解"第39回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (2002)