2019 Fiscal Year Research-status Report
極低流速域における相変化熱伝達特性の解明と自励振動熱輸送デバイスへの応用
| Project/Area Number |
19K04220
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
宮田 一司 九州大学, 工学研究院, 助教 (00610172)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 非定常相変化二相流 / 自励振動ヒートパイプ / シミュレーション / 極低流速相変化熱伝達 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，小型高性能の熱輸送デバイスとして電子機器冷却や宇宙空間での利用が期待されている自励振動ヒートパイプ（PHP）の未解明の動作原理を明らかにすることを目的としています．PHPは多数の折り返し流路で構成され，内部を流れる冷媒の流速は激しく変化しており現象が複雑であるので，このような非定常の流れを解析できる新しいシミュレーションモデルを開発し，その解析結果をもとに自励振動流が生じる原理の解明を行っています．また，PHP内の冷媒の流れで特徴的な，極低流速域（振動により流れの向きが変わる瞬間）の相変化熱伝達特性を明らかにするための実験を行っています．
２０１９年度までに，極低流速域の蒸発熱伝達率を計測する実験装置を製作し，質量速度10 kg/(m2s)までの低流速域における蒸発熱伝達率を計測しました．その結果，高流速域とは異なる熱伝達特性が認められ，熱流束が大きくなると伝熱特性が急激に悪化する領域が存在することが明らかになりました．
また，シミュレーションモデルの開発と発展を行い，実際のヒートパイプの形態に近い10以上の折り返し流路で生じる自励振動現象をシミュレーションできるようになりました．これまでの少ない折り返し数でのシミュレーションに比べ，安定した自励振動現象が発生することがシミュレートされ，ターン数の増加が自励振動ヒートパイプの動作安定性に大きく影響することが，シミュレーション結果からも議論できるようになりました．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２０１９年度の当初の研究計画を着実に実行できている．
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に沿って，実験においては，質量速度10kg/(m2s)未満の速度域の蒸発熱伝達率を計測し，計測結果を用いて，PHPの熱輸送性能の予測に適用できる熱伝達整理式を作成する．また，シミュレーション開発においては，より広範な条件に適用できるよう，PHP内の圧力が徐々に変化することに対応できる計算モデルの開発を行う．
|
| Causes of Carryover |
主に，実験装置製作において，精度向上に重要な部品を可能な限り研究機関内で製作したことにより，物品費における外注費が削減され，次年度使用額が生じた．次年度使用額は，本実験に適したより高精度の計測器の購入のため，物品費に充てることとする．
|
