2021 Fiscal Year Annual Research Report
Control of Mixing, Diffusion, and Heat Transfer in Multiple-Arranged Round Jets
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19K04169
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
辻本 公一 三重大学, 工学研究科, 教授 (10243180)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Multiple jets / Active control / Heat transfer / Mixing / DNS / Impinging jet / Free jet / DRL |
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| Outline of Annual Research Achievements |
噴流の多数化によって生じる、単独噴流どうしの干渉による性能低下を回避・改善し、分布特性を一様化する能動制御手法を開発する。そのため単独噴流の混合制御で見出した噴流の動的制御に加え、新たな能動制御にも取り組み、個々の噴流の効果的な制御手法を開発する。本年度では、噴流孔を傾斜させ軸周りに回転させる傾斜回転制御に脈動を印加する方法により制御された自由噴流を壁面に衝突させた衝突噴流について、衝突距離を変えて衝突面上の伝熱特性に与える影響を調べた。衝突距離の増加による噴流拡散の促進に関連して衝突中心近傍に生じる高い伝熱部分が失われ中心部では伝熱特性の低下が生じるが、衝突面全体にわたり伝熱特性が均一化することを明らかにした。噴流間隔を変えた13本の自由噴流を配置した多重衝突噴流に対して噴流を間欠的に噴出させる間欠制御を行った結果，間欠周期が大きい程、流れ場での吹上げが大きくなる流動特性や、間欠周期を長くすることで伝熱性能が向上し、低周期の場合を除いて、噴流間隔が広いほど衝突面上の伝熱の均一性が向上するなどの特性を明らかにした。一列に並んだ4本の多重噴流を並んだ方向に周期的に振動させる振動制御を実施した場合において、衝突距離、振動周波数および振動振幅を変更し伝熱特性を評価した結果、全ての条件において、振動制御を行うことで伝熱面上の伝熱性能を均一にできること、特に衝突距離を一定程度とり、噴流がたなびく条件において、伝熱性能がより均一になることを明らかにした。混相噴流の制御については開発した時間発展型の液体噴流のコードを用いて、スパン方向にスリット状の仕切りを設けることによるせん断層制により微粒化が促進されることを見出していたが、さらにスリットの間隔を変えた場合や、レイノルズ数、ウェーバー数などの無次元パラメータを変更した計算を行い、これらのパラメータが微粒化特性に与える影響を明らかにした。
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