| 研究課題/領域番号 |
15K05852
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
岡村 崇弘 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (90415042)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 超臨界ヘリウム / 乱流 / 直接数値計算 / 超電導 / 冷却技術 / 冷媒放出 / 放出シミュレーション / 自然対流 / DNS / GPGPU / GPU |
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| 研究成果の概要 |
臨界点近傍ヘリウムの熱流動場は物性値異常性によりシャープな界面をもつサーマルプルーム，擬似沸騰や熱が流体自身の圧縮性により通常の対流よりも早い時間スケールで伝搬するピストン効果などが生じる．本研究ではこういった臨界点近傍ヘリウムにおける壁面近傍からバルクにいたる速度場ならびに温度場により形成される秩序的構造についての時間発展ならびに空間発展挙動について明らかにした．また工学的応用として超臨界状態のヘリウムが大気放出された場合の挙動についても数値実験を行い，実験により検証を行うことが難しい事象について予測するシステムを構築した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超臨界ヘリウムは主に素粒子実験等の比較的中規模から大規模超電導マグネットなどの冷却に使用される．ヘリウム３はもとよりヘリウム４も近年価格が高騰しており，インベントリ低減が必須となる．本研究で得られた知見は冷却流路形状などのシステム最適化を図るために適用することが出来ると考えている．またこうした大規模システムにおいて，こうした極低温のヘリウムが何らかの事象により装置外部へ放出された際の流動挙動から設備全体の安全に関する知見について，実験を実施することの困難さから十分に明らかにされているとは言えない．本研究ではこうした点においても知見を与えるものである．
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