| 研究課題/領域番号 |
19K14884
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
守 裕也 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (80706383)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 乱流制御 / 熱伝達促進 / 進行波制御 / フィードバック制御 / 熱流体制御 / 非相似性 / 直接数値計算 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、小型熱交換器おける効率向上は急務の課題である．そのため交換器内の冷媒流の熱伝達増加が必要だが，冷媒流は内在する乱れが弱く熱伝達率が小さい低レイノルズ数流れである．一方，低レイノルズ数流れでは流路に層流・乱流が間欠的に分布していることが知られている．本研究ではこの間欠性に着目し，低レイノルズ数流れの乱流領域を種として流路全体の乱れを増加させる制御を直接数値計算により実施・検証する．乱流制御の一つである進行波制御が持つ局所的な乱れの増加効果という独自知見を生かし、乱流および大きな熱伝達の維持の制御効果を狙う．
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| 研究成果の概要 |
小型熱交換器等において交換効率の増加には、冷媒流の熱伝達増加が求められるが，一方で流れの中の乱れが弱く熱伝達率が小さい低レイノルズ数流れである．低レイノルズ数流れでは流路に層流・乱流が間欠的に分布していることが知られており、本研究ではこの間欠性に着目しフィードバック制御及び進行波制御が持つ局所的な乱れの増加効果効果を使い、低レイノルズ数流れの乱流領域を種として流路全体の乱れを増加させる直接数値計算を実施した．その結果、乱流および熱伝達の大きな促進効果が得られ、その効果のパラメータ依存性も確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では低いレイノルズ数流れにおける進行波制御を用いた熱伝達促進効果について直接数値計算を用いた調査を行なった。乱流パフを種として、制御による乱れの促進を狙った。熱交換器などにおける熱流体が関連する機器において、エネルギの効率的な利用という観点から工学上意義がある。本研究で明らかにした制御効果のパラメータ範囲及び制御メカニズムは、伝熱促進制御デバイスの設計及び実用化に大きく寄与するものである。
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