| 研究課題/領域番号 |
19K04220
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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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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 福岡大学 (2020-2021)
九州大学 (2019) |
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研究代表者 |
宮田 一司 福岡大学, 工学部, 准教授 (00610172)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 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)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 非定常相変化二相流 / 自励振動ヒートパイプ / シミュレーション / 極低流速相変化熱伝達 / 自励流速振動現象 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，小型高性能の熱輸送デバイスとして電子機器冷却や宇宙空間での利用が期待されている自励振動ヒートパイプ（PHP）の未解明の動作原理を明らかにすることを目的としています．
PHP内部を流れる冷媒の流速は激しく変化しており現象が複雑であるので，このような非定常の流れを解析できる新しいシミュレーションモデルを開発し，その解析結果をもとに自励振動流が生じる原理を明らかにします．また，PHP内の冷媒の流れで特徴的な，極低流速域（振動により流れの向きが変わる瞬間）の相変化熱伝達特性を明らかにするための実験を行います．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，小型高性能の熱輸送デバイスとして宇宙空間をはじめとした機器保守の困難な場所での利用が期待されている自励振動ヒートパイプ（PHP）の未解明の動作原理を明らかにすることを目的として行われました．まず，PHP内の作動流体の流れに特徴的な速度変化を伴う相変化熱伝達について，熱伝達率を計測してその特性を明らかにしました．また，PHP内の作動流体の複雑な流動を再現・予測するシミュレーションモデルを開発し，既存の実験結果の再現に成功しました．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
宇宙空間などに代表される機器の保守が非常に困難な環境において，機器の発熱や受熱を除去できる信頼性の高い熱輸送デバイスの開発が求められており，自励振動ヒートパイプはその候補です．これまでは流体の自励振動現象が生じるメカニズムが未解明で，開発・設計に資する知見が整備されていませんでした．本研究で開発された自励振動現象を再現・予測するシミュレーションモデルにより，自励振動中の圧力場などが可視化され，実用化に向けた大きな前進が期待されます．
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