| 研究課題/領域番号 |
11650214
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
木村 繁男 金沢大学, 工学部, 教授 (70272953)
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| 研究分担者 |
木綿 隆弘 金沢大学, 工学部, 助教授 (40225107)
上野 久儀 金沢大学, 工学部, 教授 (80019752)
岡島 厚 金沢大学, 工学部, 教授 (80013689)
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| キーワード | 相変化 / 自然対流 / 連成熱伝達 / 対流熱伝達 / レイリー数 / ヌッセルト数 / 数値解析 / 流れの可視化 |
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| 研究概要 |
凝固過程は種々の自然現象や工業プロセスにおいて広く見られる物理現象である。本研究では特にその動的挙動に着目し、凝固が進行するときのプロセス(固化領域の厚さ)を制御するための知見を得ることを目的としている。凝固過程の制御とは冷却面温度の制御により如何に凝固厚さの制御が可能であるかを明らかにすることである。
本年度は境界固定法に基づく二次元数値解析コードを開発し、動的な凝固過程に関する数値シミュレーション実験を行った。その結果、修正レイリー数が10^5以上では液相内の対流が振動流となること、レイリー数が10^7まで安定して数値計算が可能であることを明らかにした。また、二次元数値計算の結果は、昨年行った一次元モデルに基づく理論解析結果と極めて良い一致を示し、一次元および二次元解析モデルの妥当性を検証することが出来た。
さらに昨年に引き続き、一辺約18cmの矩形水槽内に上方から氷層を形成させたときの液相内での対流構造を粒子画像流速測定法であるPIV法により計測した。その結果、対流速度は最大で約1mm/sであること、レイリー数は10^8のオーダーであり乱流に近い振動流になっていること、固液界面の湾曲は対流のマクロ構造により決定されることを確認した。
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