2017 Fiscal Year Annual Research Report
Heat transfer enhancement by using vibration-ribs in a submillimeter channel flow
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16K14179
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
山田 俊輔 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (90516220)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 元 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (80531996)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 対流熱伝達 / 赤外線カメラ / マイクロPIV / 能動制御 / 伝熱促進 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H28年度に製作したミリチャネル及びバイブレーションリブを改良した．本年度は，バイブレーションリブの変動周波数を変化させ，等熱流束加熱で加熱した壁面温度を赤外線カメラで計測し，熱伝達率に換算した．また，マイクロPIV計測システムを構築し，得られた時間平均速度分布から，バイブレーションリブによる流れ場への効果を評価した．詳細を以下に示す．
(1)伝熱促進の評価
H28年度構築したミリチャネル，並びバイブレーションリブを改良した．レイノルズ数Re = 1450（代表長さは水力直径）で実験を行った．加熱した熱量を1~5Wに設定し，バイブレーションリブを100～900Hzで加振した．赤外線カメラを用いた流れ方向・スパン方向の温度分布測定から，加熱壁面の各熱損失項を考慮し，熱伝達率に換算した．熱量を5Wに設定した場合，バイブレーションリブの加振の有無を比較すると，加振なしの時に比べ，周波数500，700Hzで加振した時は，熱伝達率が12-14%程度増加することが分かった．
(2)流れ方向速度分布の評価
測定領域が，流れ方向に20mm，高さ方向が2.2mmの領域とし，マイクロスケールの分解能で計測可能なマイクロPIV計測システムを構築した．得られた速度分布から，加振の有無による速度分布の変化を検証した．加振無と比較し，加振周波数が700Hzの時には，主流の最大速度は減少するのに対し，加振周波数が500Hzとの時は，最大速度の減少は，小さいことがわかった．これは圧力勾配を測定した管摩擦係数の比較からも同様な結果が得られた．
以上のことから，加振周波数による壁近傍の流動構造が変化し，圧力損失を抑制した伝熱促進手法としてバイブレーションリブが有効であることを定量的に評価した．
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Research Products
(4 results)
