| 研究領域 | 微気象制御学：微気象の調和的予測と能動的観測の融合による自律制御型社会基盤の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05754
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
渡邉 智昭 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70772292)
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| 研究分担者 |
長田 孝二 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50274501)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
33,930千円 (直接経費: 26,100千円、間接経費: 7,830千円)
2022年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2021年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2020年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
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| キーワード | 微気象 / 流体工学 / Hot Air Recirculation / プラント / 数値シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大型プラント内の熱交換器において、高温排熱気塊が風下側の各種装置に吸い込まれる事により装置の性能低下を引き起こすHot Air Recirculation（HAR）が問題になっている。人工物の影響を強く受ける地表付近の気象現象(微気象現象)がHAR発生において重要となると予想される。排熱源をモデル化した流れの数値計算によりHAR発生メカニズムを明らかにし、その予測に必要な気象情報の時空間スケールを同定する。微気象情報と実プラントでの観測結果の比較により、微気象情報に基づくHAR予測が可能であるかを検証する。さらに、微気象シミュレーションによるリアルタイムHAR予測システムのテストを行う。
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| 研究成果の概要 |
プラントにおける空冷式熱交換器からの排熱拡散を模擬し、高温流体が気流中に噴出する流れの数値シミュレーションを実施した。熱交換機が誘起する多数の噴流の干渉や各噴流の強い旋回により高温流体が地表付近に留まることが示された。また、一方向に引き伸ばされた高温流体塊が生成されるメカニズムを乱流の数値シミュレーションにより明らかにした。熱交換器模型の風洞実験により熱交換器から横風中に噴出した流体が再度吸気される過程を可視化計測により示した。また、熱交換器排熱の観測実験を実施し、微気象環境下の排熱拡散に関するデータを取得した。こうした現象を微気象シミュレーションにより再現できることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
大型プラント内の列をなした空冷式熱交換器において、高温排熱気塊が風下側の熱交換器や各種装置に吸い込まれる事により装置の性能低下を引き起こすHot Air Recirculation（HAR）と呼ばれる現象が問題になっている。本成果によりプラントにおいてHARを引き起こす可能性がある現象が明らかとなった。また、HAR類似現象を微気象シミュレーションにより再現できることが確認された。微気象シミュレーションから得られる情報を基にHAR発生を事前予測しプラント運用を最適化することにより、HAR現象に起因するプラント運用効率の低下を防ぐことができると期待される。
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