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粒子群・赤外活性ガス共存ふく射伝熱への電磁方程式直接解法によるアプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 15360110
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関京都工芸繊維大学 (2004-2005)
大阪大学 (2003)

研究代表者

岡本 達幸  京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (40127204)

研究分担者 高城 敏美  大阪産業大学, 工学部, 教授 (40029096)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
11,800千円 (直接経費: 11,800千円)
2005年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2004年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2003年度: 5,600千円 (直接経費: 5,600千円)
キーワードふく射伝熱 / 粒子群・赤外活性ガス共存 / ふく射エネルギー散乱 / 電磁方程式 / 直接差分解法 / 多重散乱効果 / ふく射強度 / 位相関数 / 狭域非一様性
研究概要

粒子群による輻射エネルギーの散乱は,粒子数密度が高くなるにつれ,まず,散乱エネルギーの強度低下がごく小散乱角の範囲に限定して現れるが,回折領域外の散乱角の大きい領域にも強度低下は現れない.粒子数密度が高くなると,小散乱角域での散乱エネルギーの強度低下が顕著になるとともに,散乱角の大きい領域に向かって散乱エネルギー強度が低下する領域が広がっていく.回折領域の端にまで強度低下の影響が及ぶようになると,ほぼ全散乱角範囲に強度低下が現れるようになり,さらに粒子数密度が高まると,全散乱角範囲で散乱エネルギー強度は一層低下していく.このことは,散乱体数密度が高い状況では,単一粒子による散乱パターンをベースとする位相関数は使用できないことを意味している.また,粒子数密度に関しては,入射エネルギーの進行方向に粒子間隔を広げるよりも,それに直角の方向に粒子間隔を広げたほうが多重散乱の影響が消えやすく,後者の場合についてはどの程度の粒子間隔で多重散乱の影響が消失するのかをほぼ把握できた.また,散乱体が単分散の場合には,数密度を高めた場合にまず小散乱角の領域に影響が現れ大散乱角側へ影響が広がっていく傾向は不明確になるが,非常に数密度が高い場合に全散乱角範囲で散乱エネルギー強度が低下傾向は同じであった.
多重散乱が無視できる状況で多くの同一形状の3次元非球形散乱体がランダムな姿勢で存在する場合,径を一定に保って長さを伸ばしていくと,等価球集団の平均径,径の分散は大きくなるが,細長くなるほど,平均径,径の分散の変化は鈍くなる傾向があることが明らかになった.また,回転楕円体である場合には,等価球集団の径の分散は小さく,平均径は平均投影面積に等しい球の径にほぼ等しい.
電磁方程式の直接差分解法は,Mie散乱理論では対処できなかった多重散乱の影響を正しく考慮できるが,電磁気学の概念でエネルギーの流れる方向と強さを表すとされる電場Eと磁場Hの外積の実効値は,各方向に流れるエネルギーをベクトル合成したものであり,方向別に単位立体角当たりのふく射エネルギー流束を表現するふく射強度の概念を如何に結び付けるかが未解明であった.この問題については,近接界から遠方界を求める等価定理の考え方を応用すれば,粒子群全体のうちの着目した部分の粒子集団によって散乱されたふく射エネルギーのふく射強度を求められることを解明した.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (22件) 文献書誌 (2件)

  • [雑誌論文] 乱流温度変動が炉内放射伝熱に及ぽす影響の基礎的検討2006

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 山口明大
    • 雑誌名

      第43回日本伝熱シンポジウム 3

      ページ: 637-638

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fundamental Examination on the Effect of Turbulent Temperature Fluctuation on Radiative Heat Transfer in a Furnace2006

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Yamaguchi, A.
    • 雑誌名

      Proceeding of the 43rd National Heat Transfer Symposium of Japan Vol.3

      ページ: 637-638

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 乱流温度変動が炉内放射伝熱に及ぼす影響の基礎的検討2006

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 山口明大
    • 雑誌名

      第43回日本伝熱シンポジウム

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 狭域非一様性を考慮した放射伝熱計算法の構成と吸収線データべースに基づく検証(単一赤外活性ガスを含む非等温場の場合)2005

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 内藤正志, 高城敏美
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 71・703

      ページ: 877-884

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 狭域非一様性を考慮した赤外活性ガス中での放射伝熱計算法の構成と吸収線データべースに基づく検証(CO_2とH_2Oが共存する場の場合)2005

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 内藤正志, 高城敏美
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 71・703

      ページ: 885-892

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 炉壁へのふく射伝熱量計算に及ぼす狭域非一様性の影響2005

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 森宗厚吏, 高城敏美
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 71・704

      ページ: 1120-1125

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Calculation Method for Radiative Heat Transfer in an Infrared-active Gas with Narrow-Band Nonuniformity and Its Examination Based on an Absorption Line Data Base (In Case of a Nonisothermal Field Including a Single Infrared-Active Gas)2005

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Naitoh, T., Takagi, T.
    • 雑誌名

      Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (B) Vol.71, No.703

      ページ: 877-884

    • NAID

      110005051480

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Calculation Method for Radiative Heat Transfer in an Infrared-active Gas with Narrow-Band Nonuniformity and Its Examination Based on an Absorption Line Data Base (In Case of a Mixed Gases Field Including H_2O and CO_2)2005

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Naitoh, T., Takagi, T.
    • 雑誌名

      Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (B) Vol.71, No.703

      ページ: 885-892

    • NAID

      110005051481

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Influence of the Narrow Band Nonuniformity on the Evaluation of Heat Flux on the Furnace Wall by Radiative Heat Transfer2005

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Morimune, A., Takagi, T.
    • 雑誌名

      Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (B) Vol.71, No.704

      ページ: 1120-1120

    • NAID

      110005051511

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 狭域非一様性を考慮した放射伝熱計算法の構成と吸収線データベースに基づく検証(単一赤外活性ガスを含む非等温場の場合)2005

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 内藤正志, 高城敏美
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 71・703

      ページ: 877-884

    • NAID

      110005051480

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 狭域非一様性を考慮した赤外活性ガス中での放射伝熱計算法の構成と吸収線データベースに基づく検証(CO_2とH_2Oが共存する場の場合)2005

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 内藤正志, 高城敏美
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 71・703

      ページ: 885-892

    • NAID

      110005051481

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 炉壁へのふく射伝熱量計算に及ぼす狭域内非一様性の影響2005

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 森宗厚吏, 高城敏美
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 71・704(印刷中)

    • NAID

      110005051511

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 粒子数密度が輻射の散乱に及ぽす影響のMaxwell方程式差分解法による検討2004

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 山田大円, 岸真治
    • 雑誌名

      第41回日本伝熱シンポジウム 3

      ページ: 695-696

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 電磁方程式直接差分解法による光散乱予測を利用した光学粒子計測に関わる現象の検討(多重散乱と散乱体の三次元性が回折に及ぽす影響)2004

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 中嶋紀彦, 島崎泰二, 小原義隆, 高城敏美
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 70・692

      ページ: 1078-1085

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Examination of the Particle Number Density Effects on the Scattering of Radiative Energy Based on Numerical Solutions of the Maxwell's Equation2004

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Kishi, S., Yamada, D., Takeishi, K.
    • 雑誌名

      Proceedings of The First International Forum on Heat Transfer

      ページ: 305-306

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Examination of the Effect of Particle Number Density on the Scattering of Radiative Energy Based on the Finite Difference Solution of the Maxwell's Equation2004

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Yamada, D., Kishi, S., Takagi, T.
    • 雑誌名

      Proceeding of the 41st National Heat Transfer Symposium of Japan Vol.3

      ページ: 695-696

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Examination of the Phenomena Concerning Optical Particle Measurements Using the Direct Finite-Difference Solution of Maxwell's Equation (Influence of Multiple Scattering and Three-Dimensionality of Scatterer on Diffraction)2004

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Nakajima, N., Shimazaki, T., Ohara, Y., Takagi, T.
    • 雑誌名

      Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (B) Vol.70, No.692

      ページ: 1078-1085

    • NAID

      110004999412

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 粒子数密度が輻射の散乱に及ぼす影響のMaxwell方程式差分解法による検討2004

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 山田大円, 岸真治
    • 雑誌名

      第41回日本伝熱シンポジウム

      ページ: 695-696

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 電磁方程式直接差分解法による光散乱予測を利用した光学粒子計測に関わる現象の検討(多重散乱と散乱体の三次元性が回析に及ぼす影響)2004

    • 著者名/発表者名
      岡本達幸, 中嶋紀彦, 島崎泰二, 小原義隆, 高城敏美
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 70・692

      ページ: 1078-1085

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Examination of the Particle Number Density Effects on the Scattering of Radiative Energy Based on Numerical Solutions of the Maxwell's Equation2004

    • 著者名/発表者名
      Tatsuyuki Okamoto, Shinji Kishi, Daien Yamada, Kinichiro Takeishi
    • 雑誌名

      Proceedings of The First International Forum on Heat Transfer

      ページ: 305-306

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 多重散乱効果が光学粒径分布計測に及ぽす影響の電磁方程式直接解法による検討2003

    • 著者名/発表者名
      山田大円, 岡本達幸, 高城敏美
    • 雑誌名

      第41回燃焼シンポジウム講演論文集

      ページ: 451-452

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Prediction of Influence of Multiple Scattering Effect on Optical Measurement of Particle Size Distribution Using FDTD Method2003

    • 著者名/発表者名
      Yamada, D., Okamoto, T., Takagi, T.
    • 雑誌名

      Proceeding of the Forty-first Symposium (Japanese) on Combustion

      ページ: 451-452

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山田大円, 岡本達幸, 高城敏美: "多重散乱効果が光学粒径分布計測に及ぼす影響の電磁方程式直接解法による検討"第41回燃焼シンポジウム講演論文集. 451-452 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 岡本達幸, 山田大円, 岸真治: "粒子数密度が輻射の散乱に及ぼす影響のMaxwell方程式差分解法による検討"第41回日本伝熱シンポジウム. (発表予定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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