2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on structures of turbulent heat transfer phenomena in nonsimilarity fields with combined forces and reconstruction of turbulent heat transfer model
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17K06195
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
服部 博文 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 技術職員 (30467352)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 乱流境界層 / 乱流熱伝達 / 複合外力 / 壁面丼境界条件変化 / 直接数値シミュレーション / 乱流熱伝達モデル / 管内乱流熱伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，浮力や圧力勾配等が重畳するために複合外力を受け，速度境界層と温度境界層が非相似乱流場となった時の乱流熱伝達構造や統計量の変化を，高精度数値解法である直接数値シミュレーション（DNS）を用いて解明することと，その複合外力を受ける非相似乱流熱伝達場を予測する現象モデルを再構築する研究である．本研究では，次の8つのテーマについて研究を行い，それぞれについて以下の成果を得た．
1)流路途中で壁面熱的境界条件を加熱から断熱へと急激に変化させた，逆圧力勾配を伴う共存対流乱流境界層の壁面近傍の乱流熱伝達構造について，その発生原因を明らかにした．2)自由せん断流と境界層が複合する壁面噴流乱流場の速度場に付随する，温度助走区間乱流温度境界層の熱伝達構造を明らかにした．また，計算領域による統計量への影響も調べた．3)２方向に浮力が作用する，傾斜した加熱平板上を通過する共存対流乱流境界層について，系統的に平板角度を変化させ，基本乱流統計量の取得と乱流熱伝達構造解析を行い，その乱流熱伝達場における統計量と構造の変化の原因を明らかにした．4)温度差がある流体が混合するT型温度混合流路内の温度混合について，流路形状による曲りの効果と，流路の一壁面を加熱することで発生する浮力の効果の影響を明らかにした．5)平板上および円管内における速度と温度乱流境界層の疑似的な助走区間を再現し，助走区間における乱流境界層の形成過程と熱伝達現象について明らかにした．6)すべての壁面が加熱された円筒容器内における乱流噴流熱伝達現象について，現象発生過程の詳細と，容器内で生じる浮力の影響に関して調べた．7)様々な外力を伴う乱流境界層のプラントル数効果による伝熱特性変化を調べた．8)上記の乱流熱伝達場について，種々の乱流熱伝達モデルを用いてRANSとLESでの予測解析を行うことによって乱流熱伝達モデルの改良指針を得た．
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