| 研究課題/領域番号 |
16K06142
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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 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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研究代表者 |
中村 元 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (80531996)
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| 研究分担者 |
山田 俊輔 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (90516220)
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| 研究協力者 |
椎原 尚輝
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| 研究期間 (年度) |
2016-10-21 – 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 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 強制対流 / 伝熱促進 / 脈動流 / 非定常測定 / 赤外線カメラ / 対流 |
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| 研究成果の概要 |
管内流を急加速・急減速させた時の熱伝達変動を赤外線高速イメージングにより定量的に測定した．その結果，急加速に伴う層流化とその直後の乱流化現象，急減速に伴う斑状の伝熱促進構造の形成とその構造の拡散現象を明瞭に可視化することができた．また，流れ場の変動と熱伝達の変動を同時に測定することにより，熱伝達の変動は流れ場の変動に対して遅れること，この遅れは，急加速時，急減速時それぞれにおいてタイムラグΔtと一時遅れ時定数τの組み合わせでモデル化できることが示された．さらに，Δtは壁摩擦速度と動粘性係数を用いた無次元数で，τは壁摩擦速度と円管半径を用いた無次元数で定式化できる見込みが示された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで，管内乱流に脈動を与えた場合，どのような条件でどの程度の伝熱が促進（あるいは抑制）されるかについて統一的な見解が得られていなかった．本研究により，流れの加速時・減速時の熱伝達変動を定式化できる見込みが示されたため，任意の管径および流速（レイノルズ数）において，最も伝熱促進（あるいは抑制）される脈動条件（脈動振幅，脈動周期，デューティ比）とその時の伝熱促進率を予測できる可能性が示された．これにより，管内流を用いて熱交換するエネルギー変換機器や，管内流により熱輸送する機器において，流れに脈動を与えた時の熱交換・熱輸送効率向上を予測できる可能性が示された．
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