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マイクロチャネル内相変化熱流動による超高熱流束冷却機構の学理構築

研究課題

研究課題/領域番号 25820054
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 熱工学
研究機関東北大学

研究代表者

岡島 淳之介  東北大学, 流体科学研究所, 助教 (70610161)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード蒸発伝熱 / マイクロチャネル / 気液二相流 / 対流沸騰 / 数値解析 / 相変化伝熱 / 液膜 / 高熱流束冷却 / 数値シミュレーション / マイクロスケール / 二相熱流動 / 冷却デバイス / VOF法
研究成果の概要

本研究課題では数値解析によりマイクロチャネル内での蒸気気泡の相変化熱流動現象の解明を目的とした.また,壁面に形成する液膜の蒸発をより理解するため,接触線近傍での蒸発モデルにより対流沸騰現象における壁面近傍の蒸発現象を明らかにした.
等温マイクロチャネル内における蒸気気泡の膨張過程の数値解析を行い,気液界面の形状と壁面熱流束分布を計算し,気泡の長さに対して,熱流束分布は短いことを明らかにした.また,固気液接触線近傍の蒸発モデルを導入した対流沸騰現象の数値解析を行い,対流沸騰においては,気泡の前方と後方において,接触線の蒸発と微小な対流伝熱の寄与が異なることを明らかにした.

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] ダルムシュタット工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] ダルムシュタット工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 24-gauge ultrafine cryoprobe with diameter of 550μm and its cooling performance2014

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, A. Komiya, and S. Maruyama
    • 雑誌名

      Cryobiology

      巻: 69 号: 3 ページ: 411-418

    • DOI

      10.1016/j.cryobiol.2014.09.104

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental and Numerical Evaluation of Small-Scale Cryosurgery Using Ultrafine Cryoprobe2014

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, A. Komiya, and S. Maruyama
    • 雑誌名

      Journal of Nanotechnology in Engineering and Medicine

      巻: 4 号: 4 ページ: 041009-041009

    • DOI

      10.1115/1.4027988

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Characteristics of Phase Change Heat Transfer in Ultrafine Cryoprobe2014

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, A. Komiya, and S. Maruyama
    • 雑誌名

      Journal of Flow Control, Measurement & Visualization

      巻: 2 号: 02 ページ: 55-66

    • DOI

      10.4236/jfcmv.2014.22008

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of characteristics of phase change heat transfer in ultrafine cryoprobe2014

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, A. Komiya, S. Maruyama
    • 雑誌名

      Journal of Flow Control, Measurement & Visualization

      巻: accepted

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and Numerical Evaluation of Small-Scale Cryosurgery Using Ultrafine Cryoprobe2013

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, A. Komiya, and S. Maruyama
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME 2013 4th International Conference on Micro/Nanoscale Heat and Mass Transfer

      巻: -

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical simulation of single bubble growth in convective boiling with dynamic contact line model2017

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, P. Stephan
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Micro and Nano Technology
    • 発表場所
      九州大学医学部百年講堂(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical simulation on expanding process of vapor bubble by evaporative heat transfer in microchannel2016

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, P. Stephan
    • 学会等名
      The Fourth International Forum on Heat Transfer
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiscale Effect in Near-Wall Evaporative Heat Transfer for High Heat Flux Cooling2016

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, P. Stephan
    • 学会等名
      the Sixteenth International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical simulation of single bubble growth during flow boiling under reduced gravity2016

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, P. Stephan
    • 学会等名
      11th International Conference on Two-Phase Systems for Ground and Space Application
    • 発表場所
      Marseille, France
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 気液平衡二相流動方程式の定式化と一次元ノズルの挙動2015

    • 著者名/発表者名
      円山重直, 伊賀由佳, 岡島淳之介
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス 2015
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-10-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical Investigation on Thermal and Hydrodynamical Behavior of Expanding Single Bubble in Microchannel2014

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, Y. Aizawa, K. Hou, P. Zehner, A. Komiya, and S. Maruyama
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Krabi, Thailand
    • 年月日
      2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamics of Liquid Film during Phase Change in a Microchannel2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Aizawa, J. Okajima, A. Komiya, and S. Maruyama
    • 学会等名
      11th International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2014-10-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロチャネル内相変化伝熱による気泡膨張挙動の数値解析2014

    • 著者名/発表者名
      相澤優太, 岡島淳之介, 小宮敦樹, 円山重直
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第50期秋季講演会
    • 発表場所
      宮城県多賀城市
    • 年月日
      2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Experimental and Numerical Evaluation of Small-Scale Cryosurgery Using Ultrafine Cryoprobe

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, A. Komiya, and S. Maruyama
    • 学会等名
      ASME 2013 4th International Conference on Micro/Nanoscale Heat and Mass Transfer
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation on characteristics of phase change heat transfer in ultrafine cryoprobe

    • 著者名/発表者名
      J. Okajima, A. Komiya, and S. Maruyama
    • 学会等名
      the Twelfth International Symposium on Fluid Control, Measurements, and Visualization (FLUCOME 2013)
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2022-02-16  

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