2014 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ・微小流路内の粘弾性流体流れの乱れと伝熱促進機構の解明
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24360080
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
巽 和也 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90372854)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 伝熱促進 / 流れの不安定性促進 / 粘弾性流体 / 低レインルズ数 / 無次元化 / 数値解析 / 非ニュートン流体 / 物質伝達促進 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，粘弾性流体流れの乱れと伝熱促進機構の解明を目的として，蛇行流路内の粘弾性流体流れについて，流れの時間的空間的な定常・遷移・発達領域における流速分布，平均熱伝達率分布，局所熱伝達率分布を測定し，各条件での渦構造と非定常構造やそれに伴う伝熱促進位置の特定などを明らかにした．渦構造は主流方向位置，レイノルズ数，ワイゼンベルグ数により変化し，代表的な構造が３通り存在することを示した．これにより，ニュートン流体と比較して低いレイノルズ数領域でも熱伝達率が３～５倍増加することを示し，伝熱促進技術の有効性を示した．さらに，異なる粘弾特性を有する流体作成して実験を行い，平均熱伝達率特性について普遍的な整理法を試みた．その結果，レイノルズ数とワイゼンベルグ数が伝熱特性を整理する無次元量として適切であることを示した．これは，蛇行流路内の渦構造が主に法線応力差によって特に上下壁近傍で生成される応力に起因するためであることを，熱流体流れに関する３次元数値解析により明らかにした．前述の主流方向位置および流量（ワイゼンベルグ数）により応力の大きさと分布が変化し，それにより渦度の強さ，および渦の数とその方向が変化し，これが流れの不安定性の増加につながることを示した．
以上より，粘弾性流体流れに関する流動機構，伝熱促進機構，粘弾特性に関する相関と原因，整理法についてまとめた．さらに，現在は応力生成の要因である高分子の伸縮や運動特性の流れの中での計測とその手法の開発を行っている．これらで更なる成果を出すこと，流れの不安定性と伝熱促進に対して高い性能を示す高分子や流路開発へと研究を発展する予定である．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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