研究課題/領域番号 |
19K23492
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研究種目 |
研究活動スタート支援
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配分区分 | 基金 |
審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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研究機関 | 滋賀県立大学 |
研究代表者 |
出島 一仁 滋賀県立大学, 工学部, 講師 (20846810)
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研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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キーワード | 熱流束測定 / 乱流熱伝達 / 相関解析 / MEMS / エンジン / 燃焼 |
研究開始時の研究の概要 |
主に自動車用エンジンをターゲットとして,燃焼ガスと燃焼室壁面の熱伝達メカニズムを明らかにする.すなわち,乱流燃焼場において,燃焼ガスがどのような状態のときに,どの程度の熱伝達が生じるかを明らかにする.そのために,MEMSと呼ばれる微細加工技術を用いて1mm以下の微小な測温点を多数配置したセンサ製作し,熱伝達量と流動情報を同時に取得できる計測手法を開発する.
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研究成果の概要 |
本研究では,乱流燃焼場における壁面熱伝達メカニズムの解明へ向けて,微細加工技術の一つであるMEMS技術を用いてサブミリメートルスケールの微小薄膜多点温度センサを製作し,高分解能な壁面温度・熱流束測定を実施した.さらに,隣接点で得られた温度または熱流束変動の位相差から,壁面近傍の流体塊の移流速度を推定し,熱伝達と流動を同時に捉える手法の開発に取り組んだ.また,移流速度の物理的意味を検証するため,壁面温度測定と同一条件下で粒子画像流速計による測定を行い,推定された移流速度が壁面からの温度境界層厚さと同程度の高さにおける壁面平行速度と良く一致することを確認した.
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
熱流体機器において壁面での熱伝達は重要な問題であり,特に燃焼を伴う場合には熱効率や壁面部材へのダメージだけでなく,燃焼効率や排気成分にも影響を与える.熱伝達特性を調べるためには熱輸送量の測定だけでなく,流動計測を行い,両者を比較検証することが求められるが,稼働中の機械で熱と流動を同時に捉えることは難しい.一方で,本研究で開発した技術では壁面温度・熱流束から移流速度を推定するため,熱と流動を同時に捉え,両者の関係性を探ることができる点で有用といえる.
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