研究課題
基盤研究(B)
(1) 加熱ガス流を非燃焼流体と近似し、高温の非燃焼ガスが室温のガスで満たされた空間に噴出し鋼鈑に衝突した場合の対流熱伝達の問題として加熱ガス炎から鋼鈑への人熱量を推定する手法を提案した。(2) 本手法の妥当性を調べる目的で、固定ガストーチにより鋼鈑を2次元的に加熱する場合の鋼鈑への人熱量の推定を行った。推定にあたっては、衝突領域を含む全流体領域でk-εモデルを採用し、また、鋼鈑表面近傍の乱流速度境界層内で速度場と温度場の相似性を仮定した。数値計算にあたっては、有限体積法に基づく(株)ソフトウェアクレイドル製3次元汎用熱流体解析システムSTREAM V2.10により、ガスの熱流場、熱伝導、鋼鈑内熱伝導を同時に計算した。(3) 計算と同一条件で鋼板の加熱実験を実施し、ガス流場、鋼鈑内の温度時刻歴を計測た。ガス温度場は住友重機械工業(株)総合技術研究所所有のレーザー誘起蛍光(LIF)法計測装置により計測し、鋼鈑内温度場は熱電対により計測した。(4) 実験結果と数値計算結果を比較検討し、以下の知見を得た。a) 実験を行った条件では、ガストーチの火口温度、火口流速を、非燃焼ガスの噴出温度、噴出速度に対応させれば、ガスから鋼鈑への人熱量を支配する鋼板面近傍の温度場を近似的に推定できる。b) 熱流動解析で、衝突領域でも速度場と温度場の相似則を仮定すると、衝突領域での人熱量が実験結果より小さめに評価されるが、これによる鋼鈑内温度への影響は小さい。
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