2018 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of functional plates for control of two-phase flow and heat transfer, and development of an approach for control of near-wall bubble behavior
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16K06119
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
北川 石英 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 准教授 (80379065)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 対流熱伝達 / 気泡運動制御 / 機能表面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気泡は，スケール別に，マイクロバブルから大変形を伴うミリバブルに分類され，現在，機械・化学・船舶・医療の分野において盛んに利用されている．このような状況のもと，多くの場合では，壁面近傍の気泡挙動が，利用効果や機器性能に直接的影響を与える．このため，壁面近傍気泡挙動の人工的制御が可能となれば，気泡注入効果のさらなる向上が期待できる．研究①では，自然対流熱伝達に対する「気泡注入法」と「機能表面」の利用効果を明らかにするため，機能表面に沿う自然対流気液二相流の温度計測および可視化画像計測を行った．その結果，撥水部の面積と親水部の面積比が1:50，撥水部の幅が0，0.5，2.0 mmの条件では，撥水部の幅が2.0 mmの機能表面を利用した場合，熱伝達率が最も高くなり，熱伝達率の増加率は約30%に達することがわかった．これは，撥水部にて，気泡の付着と離脱が円滑に生じた結果，伝熱面近傍での気泡存在頻度が増加したことに起因する．研究②では，並列配置の撥水性ポケットを有するマイクロチャネルを作製し，外部エネルギ供給を必要としない自立型気泡生成法の開発を行った．その結果，液体流量が100～400 μL/minの条件では，全ての液体流量にて，空気充填ポケットからの気泡生成が生じ，また，その気泡発生頻度は，液体流量の増加とともに増加することがわかった．これは，液体流量の増加とともに，気液界面の引き伸ばしが促進するためである．
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