複数熱源まわりの自然対流の干渉現象と熱源の伝熱特性

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550180
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 北村 健三 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (20126931)
• Keywords: 対流伝熱 / 自然対流 / 熱伝達 / 複数熱源 / ブルーム干渉 / 数値解析 / 平板列 / 流れの可視化

Research Abstract

本年度は、垂直な加熱平板を複数枚、等間隔で同一水平面上に分散配置した場合について、平板列まわりに生じる自然対流の流動・伝熱特性を数値解析および実験の両面から探った。試験流体として常温の水および空気を用いた。とくに数値計算に当っては、平板列全体を取り囲む広い計算領域を設定し、この領域の境界に適当な流入・津出条件を与え・完全楕円型の運動量および熱エネルギー式を解く、最も厳密と思われる計算手法を採用した。また、この数値計算結果を計算と同一条件の下で行った実験結果と比較・検証した。以上の解析および実験により、つぎのような知見が得られた。
1.本解析により、平板列上方に生じるプルームの干渉現象が十分精度良く模擬できることが分かった。
2.平板間流路内に誘起される白然対流の流速は、平板間隔のみならず、平板の枚数および平板列中に置かれた流路の位置により大きく変化し、平板間隔が比較的広い場合、平板の枚数が増えるほど、平板列の中央側流路へいくほど高くなることを見出した。
3.平板間流路出入口における流体の圧力は周囲流体圧力よりも低くなることを解析により明らかにした。このうち、とくに流路出口における負圧は、平板枚数が増えるほど、また平板列中央側流路にいくほど大きくなり、上述した自然対流流速の差がこの負圧によって生じることを明らかにした。
4.平板の局所熱伝達率は平板間隔のみならず、平板の枚数および置かれた位置により大きく変化する。とくに平板間隔が比較的広い場合には、平板の熱伝達率は平板枚数が増えるほど、また平板列中央側へいくほど高くなることが分かった。また、本数値解析に主り予測された各平板まわりの局所熱伝達率は実験値と良好に一致した。

Research Products

• [Publications] 北村健三: "垂直な加熱平板列まわりに生じる自然対流の流動と伝熱"日本機械学会論文集. 68-371. 2106-2113 (2002)
• [Publications] 北村健三: "垂直な加熱平板列まわりに生じる自然対流の流動と伝熱(平板枚数の影響)"日本機械学会論文集. 68-671. 2114-2121 (2002)
• [Publications] 北村健三: "垂直加熱平板列まわりの自然対流の流動と伝熱(空気の場合)"日本機械学会熱工学講演会講演論文集. 02-22. 195-196 (2002)