| 研究課題/領域番号 |
20K14658
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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19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
岡部 孝裕 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (70772713)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022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)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 相変化材料 / 赤外線サーモグラフィ / 2色レーザー誘起蛍光法 / 粒子画像流速測定法 / レイリーベナール対流 / 可視化計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
相変化材料の融解過程で生じるレイリーベナール対流の熱流動現象の詳細な理解のために，液相内温度場・速度場と加熱面熱伝達率分布の同時可視化計測システムを開発する．開発した装置を用いてステファン数や容器形状を変化させた際の相変化材料内熱流動現象の可視化実験を実施する．本研究で得られた可視化計測データをレイリー数，縦横比，ステファン数等で整理し，最適な熱設計の指針となるデータベースの構築とモデル化を行う．本研究は潜熱蓄熱システムの熱設計の指針や数値計算コードの検証に有用であり，熱流体工学や計算力学分野，産業界に至るまでその波及効果は大きい．
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| 研究成果の概要 |
本研究では相変化材料の融解過程で生じる液相内レイリーベナール対流の熱流動現象を，新たに開発した温度・速度・加熱面熱伝達率の時空間同時計測システムを用いて検証を行った．特に，潜熱と顕熱の比であるステファン数や傾斜角，容器形状の影響に着目し，詳細な検証を行った．結果として，各条件にて融解段階毎に液相内熱流動現象が大きく遷移する様子の可視化に成功し，それらが加熱面熱伝達特性に及ぼす影響を定量的に明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
相変化材料の融解過程で生じるレイリーベナール対流の熱流動現象の理解は，近年注目を集める潜熱蓄熱システムの最適な熱設計に必要不可欠である．本研究で開発した温度・速度・加熱面熱伝達率の時空間同時計測手法は，既存技術では難しかった複雑な当該熱流動現象の詳細な評価を可能とし，最適熱設計に有用な多くの新たな学術的知見を提供した．さらに，本研究で得た同時可視化データは相変化材料の融解に関連する数値シミュレーションコードのベンチマークに有用である．
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