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本研究では、伝熱面からの吹き出し及び吸い込みを利用した乱流構造のアクティブ制御により、熱および運動量輸送の非相似性の強化を行うことによって、熱伝達の促進と壁面摩擦抵抗の低減を図る方法の有効性に関する基礎的な検討を行った。
(1)まず、伝熱面上に間欠吹き出しがある場合の基本的な流動および熱伝達特性を知るために、開水路内で実験を行った。その結果、連続吹き出しの場合には、壁面摩擦抵抗は下がるものの、熱伝達も減少すること、間欠吹き出しの場合には、吹き出し孔周辺で、熱伝達が増大し、一方で壁面摩擦抵抗が減少することが明らかとなった。
(2)パーソナルコンピュータによって乱流の直接シミュレーションを行い、乱流構造のアクティブ制御を行った場合の結果の予測を行った。その結果、非相似性を強化すると考えられているインターラクション運動を強化することが、アクティブ制御によって可能であることがわかった。しかしながら、強化されたインターラクション運動が、必ずしも熱伝達の促進に寄与せず、十分な伝熱促進がなされなかった。今後、アクティブ制御のより有効な手段を開発することが課題として残った。
(3)乱流構造のうちスウィープ構造を制御し、非相似性を強化すると考えられているインターラクション構造に変換することを考え、熱膜式のセンサー部を作成し、本手法の有効性について検討を試みた。しかしながら、センサーに混入するノイズにより、十分な制御を行うことができず、今後の課題として検討する。
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