高分子添加によるマイクロ流路内の乱れと伝熱促進機構の解明

• 研究課題/領域番号: 22760149
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 巽 和也 京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90372854)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2010年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 粘弾性流体 / 伝熱促進 / マイクロ流路 / 蛇行流路 / 二次流れ / 不安定性促進 / 非ニュートン流体 / 圧力損失 / 流動特性 / 非定常流れ / 二次渦 / 高分子 / 乱れ促進 / 速度場計測 / ミリ流路

研究概要

本研究は,蛇行流路内粘弾性流体流れによる低レイノルズ数条件下における伝熱促進技術の開発を目的とし,流れの可視化と流路内の平均熱伝達率,圧力損失測定を行った.その結果,粘弾性流体流れでは, Re<2. 0においても流れの非定常化と縦渦状の二次流れの形成が観測され,これにより伝熱性能がニュートン流体流れと比較して著しく向上することを明らかにした.また,伝熱特性と圧力損失特性はワイゼンベルグ数と相関があることを示した.

研究成果

• [雑誌論文] Numerical Investigation on Fluid Flow and Heat Transfer Characteristics in a Peristaltic Micro Pump (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Tatsumi, R. Kuroki, M. Nakamura and K. Nakabe
  • 雑誌名: Progress in Computational Fluid Dynamics 巻: Vol.11 ページ: 160-168
• [雑誌論文] Numerical Investigation on Fluid Flow and Heat Transfer Characteristics in a Peristaltic Micro Pump (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Tatsumi, R.Kuroki, M.Nakamura, K.Nakabe
  • 雑誌名: Progress in Computational Fluid Dynamics 巻: 11 ページ: 160-168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microscopic Fluid Temperature Measurements using Fluorescence Polarization Method (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Tatsumi, A.Tozaki, K.Nakabe
  • 雑誌名: Proc.ASME/JSME 8th Thermal Engineering Joint Conference (AJTEC2011) 巻: Vol.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurements of Electroosmotic Flow Velocity and Electric Field in Micro-channels using PIV (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tatsumi, Y. Nishitani, K. Fukuda, K. Katsumoto and K. Nakabe
  • 雑誌名: Measurements Science and Technology 巻: Vol.21
• [雑誌論文] Measurements of Electroosmotic Flow Velocity and Electric Field in Micro-channels using PIV (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tatsumi, Y.Nishitani, K.Fukuda, K.Katsumoto, K.Nakabe
  • 雑誌名: Measurements Science and Technology 巻: Vol.21 No.10
  • 査読あり
• [学会発表] Measurement on Flow and Heat Transfer Characteristics of Viscoelastic Fluid Flow in a Serpentine Channel (2012)
  • 著者名/発表者名: O.Nakajima, K.Tatsumi, C.L.Heong, K.Nakabe
  • 学会等名: 8th KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Incheon
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] Measurement on Flow and Heat Transfer Characteristics of Viscoelastic Fluid Flow in a Serpentine Channel Proc (2012)
  • 著者名/発表者名: O. Nakajima, K. Tatsumi, C. L. Heong and K. Nakabe
  • 学会等名: 8th KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Incheon
• [学会発表] Flow and mixing characteristics of viscoelastic fluid flow in a serpentine microchannel-PIV and fluorescence intensity measurements- (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ikejima, O.Nakajima, Y.Takeda, K.Tatsumi, K.Nakabe
  • 学会等名: Int.Workshop on Micro/Nano-Engineering
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2011-12-17
• [学会発表] Turbulence and Heat Transfer Characteristics of Low Reynolds Number Viscoelastic Fluid Flow in a Serpentine Channel (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Tatsumi, C.L.Heong, K.Suga, K.Nakabe
  • 学会等名: 22nd Int.Symposium on Transport Phenomena
  • 発表場所: Delft
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] 蛇行流路内における低レイノルズ数粘弾性流体流れの乱れと伝熱特性(第2報PIVを用いた2次元速度場と乱れ場の計測) (2011)
  • 著者名/発表者名: 中島理, HEONG Chee Leong, 巽和也, 須賀一彦, 中部主敬
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス
  • 年月日: 2011-10-29
• [学会発表] 蛇行流路内における低レイノルズ数粘弾性流体流れの乱れと伝熱特性(第2報PIVを用いた2次元速度場と乱れ場の計測) (2011)
  • 著者名/発表者名: 中島理, HEONG Chee Leong, 巽和也, 須賀一彦, 中部主敬
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2011
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2011-10-29
• [学会発表] Turbulence Characteristics and Mixing Performances of Viscoelastic Fluid Flow in a Serpentine Microchannel (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Tatsumi, Y.Takeda, K.Suga, K.Nakabe
  • 学会等名: 13th European Turbulence Conference
  • 発表場所: Warsaw
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 蛇行流路内における低レイノルズ数粘弾性流体流れの乱れと伝熱特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: Heong Chee Leong, 巽和也, 中島理, 須賀一彦, 中部主敬
  • 学会等名: 48回日本伝熱シンポジウム
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] 蛇行流路内における低レイノルズ数粘弾性流体流れの乱れと伝熱特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: Heong Chee Leong, 巽和也, 中島理, 須賀一彦, 中部主敬
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] 蛇行流路内粘弾性流れにおける乱れと伝熱特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: HEONG Chee Leong, 横山崇朗, 中島理, 巽和也, 中部主敬
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第86回定時総会講演会
  • 年月日: 2011-03-19
• [学会発表] Microscopic Fluid Temperature Measurements using Fluorescence Polarization Method (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Tatsumi, A.Tozaki, K.Nakabe
  • 学会等名: ASME/JSME 8^<th> Thermal Engineering Joint Conference (AJTEC2011)
  • 発表場所: Honolulu
  • 年月日: 2011-03-15
• [学会発表] Flow and mixing characteristics of viscoelastic fluid flow in a serpentine microchannel-PIV and fluorescence intensity measurements- (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ikejima, O. Nakajima, Y. Takeda, K. Tatsumi and K. Nakabe
  • 学会等名: Proc. Int. Workshop on Micro/Nano-Engineering
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] Flow and Heat Transfer Characteristics of Viscoelastic Fluid Flow in Serpentine Channels (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Tatsumi, C. L. Heong, Y. Takeda and K. Nakabe
  • 学会等名: 11th Kyoto-Seoul National-Tsinghua University Thermal Engineering Conference
  • 発表場所: Jeju
• [学会発表] Turbulence and Heat Transfer Characteristics of Low Reynolds Number Viscoelastic Fluid Flow in a Serpentine Channel (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Tatsumi, C. L. Heong, K. Suga and K. Nakabe
  • 学会等名: 22nd Int. Symposium on Transport Phenomena(ISTP-22)
  • 発表場所: Delft
• [学会発表] Turbulence Characteristics and Mixing Performances of Viscoelastic Fluid Flow in a Serpentine Microchannel (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Tatsumi, Y. Takeda, K. Suga and K. Nakabe
  • 学会等名: 13th European Turbulence Conference(ETC-13)
  • 発表場所: Warsaw
• [学会発表] マイクロ蛍光偏光法を用いた流路内の流体温度計測(第2報) (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠崎晃久, 巽和也, 中部主敬
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-05-27