| 研究概要 |
多孔質層と流体層界面近傍の流れおよび伝熱機構を把握するべく,種々の実験および解析を行った。まず平板の両面にステンレス箔を張り,下半分にスポンジを詰めた多孔質層と純流体層からなる積層中に設置し通電加熱した。マッハツェンダ干渉計による測定より,界面近傍では急激な温度勾配の変化が生ずること,界面を通過できない流体が角部で循環渦を形成し高温スポットが出現することなどが判明し,等密度干渉じま法が界面近傍の温度場の可視化に極めて有効であることが分かった。さらに界面近傍の非定常流に注目し,数種の透過率を有するスポンジ製の角柱を風洞内の一様気中に置き,背圧分布,抗力係数,ストロ-ハル数に関する測定を行った。その結果,スポンジ角柱の直後に多孔質体を透過する順流域が形成されその下流に循環流域が追いやられる;ストロ-ハル数はレイノルズ数やダルシ-数に依存しない;レイノルズ数の増加につれ順流域が伸長し循環流域が後退する;抗力係数はダルシ-数の増加につれ低下するなどの知見が得られた。今一つの非定常流のモデルとして多孔質体コラムを下降する過渡流れを取上げ,実験及び理論の両面より検討した。水位を一定に保った水槽をガラス玉を充填した流路でつなぎ,下端に電磁バルブを設けた。流路内にタングステン線を張り電磁バルブのスイッチと同期させ電流を流すことで水素気泡を発生させ,その時間経過を高速度カメラで撮影した。撮影したフィルムをフィルムモ-ションアナライザで解析し時々刻々と変化する降下速度を算出した。理論においては非定常非ダルシ-一次元流モデルを提案し実験結果との比較を通し,多孔質体慣性効果は流れを減速させると共に定常値に達っする時間を短縮する方向に働らく;その時定数は水頭に無関係で透過率により支配されるなど,多孔質体内流の非定常挙動及び多孔質層・純流体層の界面近傍の流れと伝熱に関する多くの有益な知見を得た。
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