2023 Fiscal Year Research-status Report
Development of boiling cooling enhancement technique using MEMS technology aided boiling bubble resonator
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22K03969
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
佐竹 信一 東京理科大学, 先進工学部電子システム工学科, 教授 (90286667)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 淳 東京理科大学, 先進工学部電子システム工学科, 教授 (40318225)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | サブクール沸騰 / 沸騰気泡共振器 / 沸騰音 / 可視化計測 / 深層学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
沸騰気泡を利用した新たなコンセプトの伝熱促進手法として沸騰気泡共振器（ Boiling bubble resonator, BBR)を申請者は開発した。本研究では，振動が伴う沸騰熱伝達現象でこのBBR振動板から噴出されるマイクロバブルの流動現象をPIV法で計測を行った。共振器の振動モードと沸騰バブルの発生の周期と流れの様子にPIV計測手法を用いることで、伝熱面へのサブクール液の供給過程と板の振動も直接評価できる。これにより沸騰伝熱現象を最大限に促進させる方法見出す。またMEMS技術をBBRの裏面に適用することで濡れ性を促進し振動板へのサブクール液の供給を増大させることにより高蒸発促進に最適なナノ構造を有する伝熱デバイス創製技術を確立する。本年度は、BBR内の濡れ性について検討して、濡れ性の違いによってBBR板から噴出されるマイクロバブルの３次元流れを観察した。本研究では，２台のカメラを用いた噴出のPIV計測法によるBBR近傍での流体の挙動の把握と水平方向からのBBRの動きのスペクトルをとり、BBR板と噴流の連成を確認した。なお、BBR板がない場合に関しての沸騰音に関して深層学習を用いて沸騰容器内の系を同定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
カメラを用いたPIV計測法によるBBR近傍での流体の挙動の把握による計測法の確立し，実際に BBR 近傍から噴出した沸騰気泡の運動からも共振が確認された．したがって，BBRの振動周波数を沸騰気泡の凝縮サイクルに合わせることが，BBR の独自の設計仕様として重要であることが分かった．濡れ性が異なる場合の挙動について観察できた。さらにBBR板がない場合に深層学習を用いて音からの情報で沸騰容器内の系を同定するツールを開発した。
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| Strategy for Future Research Activity |
BBR近傍の噴流についての挙動と同時にBBR裏面の構造を作製して次年度の計測の準備を完了させた。さらに次年度は実験計測このBBR板をいれた系に関して沸騰音を用いた深層学習を行い、CHF向上の最適な条件を見出す予定である。
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