| 研究概要 |
熱スクリ-ンによる中間加熱・冷却が水平流体層内の浮力対流およびマランゴニ対流に及ぼす影響について実験および数値解析の両面から検討を行った。実験においてはヒ-トパイプル群によって熱スクリ-ンを構成し,マイクロカプセル化された感温液晶による可視化観察を行った。
初年度においては,下から加熱された水平流体層内の自然対流に及ぼす熱スクリ-ンの効果を検討した。数値解析および観察結果によれば、熱スクリ-ンを中央位置付近に置くとき、スクリ-ンの水平温度分布を一様化する作用のため、対流発生の限界レイリ数を上昇させる、すなわち対流を抑制する効果が大きいこと、またスクリ-ン温度レベルによっては対流をスクリ-ンの上方あるいは下方に局所化する作用あるいは局所的に対流を促進する作用があることが認められた。また、同時にスクリ-ンの熱抽出作用のため、スクリ-ン上層と下層とで温度差が大きくなり、もう一方の層の対流と干渉し、その水平波長を変更させようとし、対流の周期的変化をもたらす場合もあることが明きらかとなった。
最終年度は上境界面自由のマランゴニ対流の場合に対を象を拡張した。実験的には,自由境界面には浮力対流の影響を避けるため細線加熱により水平方向温度こう配を付与し,マランゴニ対流発生の境界条件を設定し,試験流体にはシリコン油を用いた,熱スクリ-ンの設置が特に熱源近傍の温度こう配の低減をもたらし,マランゴニ対流を抑制すること,さらにスクリ-ンのDarcy抵抗によりマランゴニ対流の抑制効果が大きくなることが,観察および解析から明きらかとなった。
以上により,熱スクリ-ンは,その位置,温度レベル,透過率を変化することにより,浮力対流およびマランゴニ対流の抑制・促進に極めて有効であることが示された。
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