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複数段・複数列配置された熱源まわりの自然対流の伝熱特性とその予測手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15K05823
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

北村 健三  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), シニア研究員 (20126931)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード対流伝熱 / 自然対流 / 分散熱源 / 熱交換器 / ヒートシンク / チューブバンク
研究成果の概要

本研究では、複数の熱源が一定な水平および垂直方向間隔で分散配置され、空気の自然対流により冷却される体系について、熱源まわりに生じる自然対流の流動と伝熱特性を実験により探った。実験には、垂直加熱平板および水平加熱円柱を用い、これら熱源を水平あるいは垂直方向に一定な間隔で一列配置した場合、垂直および水平両方向に格子あるいは千鳥状に配置したそれぞれの場合について、各熱源の熱伝達率を測定した。そして、実験により得られた熱伝達率を無次元整理することにより、複数熱源まわりの伝熱を支配する無次元パラメータを明らかにすると共に、その伝熱量を一般的かつ広い範囲で予測する伝熱相関式を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、多数の垂直加熱平板や水平加熱円柱が一定な水平および垂直方向間隔で分散配置され、空気の自然対流により冷却される体系について、平板や円柱の伝熱を支配する無次元パラメータを明らかにすると共に、その伝熱を一般的に予測する伝熱相関式を提案した。とくに後者の伝熱相関式は、チューブバンク型やプレートフィン型熱交換器、ピンフィン型ヒートシンクなど、多くの実用伝熱機器の熱設計や高性能化を図るための基礎資料として有用と考えられる。また、本研究で明らかにした無次元パラメータは、平板や円柱だけでなく形状の異なる他の複数熱源まわりの自然対流の流動・伝熱特性を予測する上で重要と考えられる。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 水平方向に等間隔配置された垂直加熱平板列の自然対流熱伝達2019

    • 著者名/発表者名
      北村健三、鈴木孝司、光石暁彦、三角利之
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 85 号: 871 ページ: 18-00477-18-00477

    • DOI

      10.1299/transjsme.18-00477

    • NAID

      130007618933

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 格子配列された水平加熱円柱群の自然対流熱伝達2018

    • 著者名/発表者名
      北村健三,光石暁彦,鈴木孝司
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 84 号: 857 ページ: 17-00410-17-00410

    • DOI

      10.1299/transjsme.17-00410

    • NAID

      130006320945

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 千鳥配列された水平加熱円柱群の自然対流熱伝達2018

    • 著者名/発表者名
      北村健三、光石暁彦、鈴木孝司
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 84 号: 867 ページ: 18-00194-18-00194

    • DOI

      10.1299/transjsme.18-00194

    • NAID

      130007521461

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 傾斜平面上に等間隔配置された水平加熱円柱列まわりに生じる自然対流の流動と伝熱2017

    • 著者名/発表者名
      北村健三、光石暁彦、鈴木孝司
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 83 号: 850 ページ: 16-00542-16-00542

    • DOI

      10.1299/transjsme.16-00542

    • NAID

      130006943372

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fluid Flow and Heat Transfer of Natural Convection Induced Around a Vertical Row of Heated Horizontal Cylinders2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kitamura, A. Mitsuishi, T. Suzuki and F. Kimura
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 92 ページ: 414-429

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.08.086

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 鉛直方向に等間隔配置された垂直加熱平板列まわりの自然対流の伝熱特性2015

    • 著者名/発表者名
      三角利之、田實宗太郎、北村健三、光石暁彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 81 号: 830 ページ: 15-00258-15-00258

    • DOI

      10.1299/transjsme.15-00258

    • NAID

      130005105284

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 格子配列された水平加熱円柱群の自然対流熱伝達2017

    • 著者名/発表者名
      北村健三、光石暁彦、木村文義
    • 学会等名
      第54回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 垂直加熱平板群まわりの自然対流熱伝達2017

    • 著者名/発表者名
      木村文義、山下大貴、北村健三
    • 学会等名
      第54回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 「水平あるいは垂直方向に等間隔配置された複数熱源まわりの自然対流の伝熱特性について」2016

    • 著者名/発表者名
      北村健三、光石暁彦、木村文義
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大阪市
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 鉛直方向に等間隔配置された水平加熱円柱列まわりの自然対流の流動と伝熱2015

    • 著者名/発表者名
      北村健三、光石暁彦、木村文義
    • 学会等名
      第52回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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