2020 Fiscal Year Research-status Report
Shape measurement and dry-out mechanisms of a falling liquid film on a wall under thermal radiation
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19K04197
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
丹下 学 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (70549584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大宮 喜文 東京理科大学, 理工学部建築学科, 教授 (10287469)
小野 直樹 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (20407224)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 液膜流 / 防災 / 流体力学 / 伝熱工学 / 建築工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，建築物の延焼防止手法壁面への散水システムの最適化を背景に，壁面上の流下液膜による建築部材の受熱低減効果を定量化するために，輻射加熱壁面上の流下液膜を対象として，液膜形状・液膜内速度分布が乾き面発生に与える影響を解明することを目的としている．
2020年度は，新型コロナウィルスの流行に伴い，学内・学外での研究活動・大学院生の入構が制限されたため，計画通りの実験的研究を行うことができなかった．しかし，研究分担者とのオンラインでの研究議論を継続し，2019年度に実施した実験を取りまとめ国際会議（オンライン）で発表した．
発表内容は，2019年度に実施した鉛直壁面を流下する水膜を輻射加熱する実験で，蛍光染料を用いた非接触温度計測手法で計測した壁面全体の温度分布を詳細を解析した結果に関するものである．放射パネルによる輻射加熱量と水膜の熱収支を考慮すると，壁面温度分布から水膜がどのように流れているかを推算することができる．さまざまな条件での実験結果を比較することで，流量や加熱量に応じて水膜左右方向に厚みの差が発生していたことが明らかになった．さらに，流量が少ないほど，また，加熱量が大きいほど，水膜厚さの左右差が広がっていて，水膜が薄い部分での水膜破断および乾き面の発生を引き起こす原因となっていた．これは，水膜の表面張力の温度依存性から予測される傾向と一致し，加熱によって破断しない，安定した水膜を形成する条件を解明するには，空間分布を平均した議論では不十分であることが明らかになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2020年度は，新型コロナウィルスの流行に伴い，学内・学外での研究活動・大学院生の入構が制限されたことで，計画通りの実験的研究を行えなかったことが理由である．しかし，これまでの実験結果をとりまとめ，国際会議（オンライン）での発表を行うことはできた．
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点で，非点収差PTVの光学系は構築できており，水膜中の粒子の3次元位置とその時間変化を計測することで，液膜厚さ・液膜内部の速度分布を求められることは確認できている．
2021年度は，水膜を安定させて形成する装置を設計・製作し，加熱をしない条件での液膜厚さ・液膜内部の速度分布を求める．さらに，進捗状況の遅れを取り戻すことができれば，放射パネルによって水膜を加熱し，筋状の乾き面を発生させ，乾き面発生地点の液膜内流速分布を計測・検討することにより乾き面の発生機構を解明する．
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| Causes of Carryover |
理由：新型コロナウィルス対策のための入構制限・学外での実験活動自粛に伴う研究計画（実験）の遅れ．
使用計画：計画の遅れを踏まえ，申請書記載の計画を後ろ倒しで実行する．具体的には，水膜形成装置の設計・製作と非加熱条件での水膜実験を実施する．
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