液滴衝突と沸騰領域の分類によるスプレー冷却のクエンチ点予測モデルの構築

• 研究課題/領域番号: 25K07605
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19020:熱工学関連
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 喜多 由拓 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 客員助教 (40840616)
• 研究分担者: 高田 保之 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 特命教授 (70171444)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2027年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2026年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: スプレー冷却 / 沸騰 / ライデンフロスト現象 / 液滴 / 伝熱

研究開始時の研究の概要

本研究は、スプレー冷却におけるクエンチ点の物理的メカニズムを解明することを目的とする。液滴の挙動と伝熱特性を観察し、機械学習を用いて分類することで、Impact Regime Mapを構築する。これにより、広範な液体と基板条件に対応できる相図を開発し、クエンチ点の予測と制御を可能にする。具体的には、高速度カメラや感温塗料を用いて液滴の衝突・沸騰挙動を詳細に観察し、得られたデータを基に機械学習アルゴリズムを開発する。さらに、液滴挙動および伝熱現象を支配する無次元パラメータを導出し、広範な条件に対応できる相図を作成する。最終的には、冷却技術の精度向上に寄与することを目指す。