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エンジン曲り管内高周波脈動流の熱流動特性を用いた排気系の損失低減設計

研究課題

研究課題/領域番号 18K03931
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関広島大学

研究代表者

尾形 陽一  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (10323792)

研究分担者 西田 恵哉  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 特任教授 (90156076)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード脈動流 / 熱伝達 / 壁面熱伝達 / 管内流動 / エンジン / 気液二相流 / 冷却損失 / 脈動気流 / 損失低減
研究成果の概要

直管・曲り管内の定常流およびエンジン運転条件に相当する高周波変動脈動流の流動場,熱伝達特性を検証した.曲り管では,定常・脈動流共に管路に沿った流速の第1モードと,剥離・逆流を表す第2モードが支配的で流動場が構成される.曲り内側での流速増加に伴う境界層厚さの減少,高温流体コアの外壁側への衝突で1周期平均局所熱流束が増大する.実機の様な最大流速が大きい位相では熱伝達が促進される一方,最小流速がゼロに近い位相では抑制され,管路全体の熱伝達特性は直管と曲り管で大きな差異は無い一方,曲り形状での局所的な壁面熱流束増大を抑えることが重要な要素である.

研究成果の学術的意義や社会的意義

自動車レシプロエンジンの熱効率向上,およびエミッション低減に向けて,曲り管で構成されるエキゾーストマニホールドから排出される脈動乱流に伴う温度場・壁面熱伝達特性は,下流に設置されている三元触媒の性能に大きく影響することから,高周波で変動する流動場と局所壁面熱伝達の相関を明らかにすることで損失低減対策にも繋がる.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Experimental study and conjugate heat transfer simulation of pulsating flow in straight and 90° curved square pipes2021

    • 著者名/発表者名
      Guanming Guo, Masaya Kamigaki, Yuuya Inoue, Keiya Nishida, Hitoshi Hongou, Masanobu Koutoku, Ryo Yamamoto, Hideaki Yokohata, Shinji Sumi and Yoichi Ogata
    • 雑誌名

      Energies

      巻: 14 号: 13 ページ: 3953-3953

    • DOI

      10.3390/en14133953

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental Study and Conjugate Heat Transfer Simulation of Turbulent Flow in a 90° Curved Square Pipe2020

    • 著者名/発表者名
      Guo Guanming、Kamigaki Masaya、Zhang Qiwei、Inoue Yuuya、Nishida Keiya、Hongou Hitoshi、Koutoku Masanobu、Yamamoto Ryo、Yokohata Hieaki、Sumi Shinji、Ogata Yoichi
    • 雑誌名

      Energies

      巻: 14 号: 1 ページ: 94-94

    • DOI

      10.3390/en14010094

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unsteady Secondary Motion of Pulsatile Turbulent Flow through a Double 90°-Bend Duct2019

    • 著者名/発表者名
      Oki Junichi、Kuga Yukika、Yamamoto Ryo、Nakamura Kazuhiro、Yokohata Hideaki、Nishida Keiya、Ogata Yoichi
    • 雑誌名

      Flow, Turbulence and Combustion

      巻: 104 号: 4 ページ: 817-833

    • DOI

      10.1007/s10494-019-00088-y

    • NAID

      120007089204

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stereo and time-resolved PIV for measuring pulsatile exhaust flow from a motorized engine2018

    • 著者名/発表者名
      OKI Junichi、KUGA Yukika、OGATA Yoichi、NISHIDA Keiya、YAMAMOTO Ryo、NAKAMURA Kazuhiro、YANAGIDA Haruna、YOKOHATA Hideaki
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Science and Technology

      巻: 13 号: 1 ページ: JFST0005-JFST0005

    • DOI

      10.1299/jfst.2018jfst0005

    • NAID

      130006517293

    • ISSN
      1880-5558
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] NUMERICAL AND EXPERIMENTAL STUDIES OF HEAT TRANSFER FOR STRAIGHT AND 90 DEGREE CURVED SQUARE DUCT2020

    • 著者名/発表者名
      Guo Guanming, Kamigaki Masaya, Inoue Yuuya, Nishida Keiya, Hongoh Hitoshi, Koutoku Masanobu, Yamamoto Ryo, Yokohata Hideaki, Ogata Yoichi
    • 学会等名
      The 31st International Symposium on Transport Phenomena
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of air-water interface behavior in straight and curved rectangular ducts2020

    • 著者名/発表者名
      Ogata Yoichi, Nakada Shotaro, Akiyama Kyosuke, Ma Ji, Wu Qing, Nishida Keiya, Yamamoto Ryo, Nakashima Akira, Nakamura Kazuhiro, Marui Kentaro, Nishimura Masato, Yokohata Hideaki
    • 学会等名
      The 31st International Symposium on Transport Phenomena
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] STUDY OF WAVE AND BREAKUP FORMATION ON WATER FILM BY STEADY AND PULSATING GAS FLOW IN A RECTANGULAR DUCT2019

    • 著者名/発表者名
      K. AKIYAMA, S. NAKADA, K. MA, K. NISHIDA, R. YAMAMOTO, K. NAKAMURA, K. MARUI, H. YOKOHATA, Y. OGATA
    • 学会等名
      The 30th International Symposium on Transport Phenomena
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DES of pulsatile turbulent flow through a double 90° bend pipe for flow analysis of an automotive exhaust system2018

    • 著者名/発表者名
      Junichi OKI, Yukika KUGA, Ryo YAMAMOTO, Kazuhiro NAKAMURA, Hideaki YOKOHATA, Keiya NISHIDA and Yoichi OGATA
    • 学会等名
      WCCM 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental study on unsteady vortical structure in pulsating flow within a bend duct using time-resolved stereo PIV2018

    • 著者名/発表者名
      Kuga Y., Oki J, Inoue Y., Nishida.K., Ogata.Y., Yamamoto.R., Yanagida.H. and Yokohata.H.
    • 学会等名
      12th European Fluid Mechanics Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 基礎からわかる 自動車エンジンのシミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      金子 成彦、草鹿 仁、高林 徹、溝渕 泰寛、南部 太介、尾形 陽一、高木 正英、川内 智詞、小橋 好充、周 ベイ霓、堀 司、神長 隆史、森井 雄飛、橋本 淳(共著)
    • 総ページ数
      290
    • 出版者
      コロナ社
    • ISBN
      9784339046601
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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