| 研究課題/領域番号 |
11650222
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
萩原 良道 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (50144332)
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| 研究分担者 |
田中 満 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (20281115)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2000
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| キーワード | 乱流熱伝達 / 組織構造 / ダクト内乱流水流 / 乱流維持機構 / 高分子塊 / 可視化実験 / 粒子追跡速度計測 / レーザー誘起蛍光温度計測 |
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| 研究概要 |
壁面に設けられたスロットから希薄高分子水溶液をダクト内乱流水流の遷移層に注入する場合を対象として、希薄水溶液中の高分子塊と壁乱流の組織構造、温度場の同時可視化法を新たに開発し、実験により得られた画像を処理して、組織構造が担う乱流・乱流熱伝達の維持機構への高分子の影響を調べ、以下の結果を得た。
1.高分子粉末に付着させた蛍光絵具微粒子、水素気泡、および別のスロットから底層部に注入した蛍光染料水溶液は、それぞれ遷移層中の高分子塊、縦渦、および低速ストリークの同時可視化に有効である。
2.カラーCCDカメラの画像のうち、緑色画像には反射光のみが、また赤色画像には蛍光のみが鮮明に捉えられる。さらに、絵具微粒子の蛍光は、染料の蛍光と区別できる。これより、緑色画像から水素気泡の位置と運動、赤色画像から高分子塊の位置および運動、低速ストリークの運動が独立に計測できる。
3.縦渦により誘起される壁垂直かつ上流方向の小規模流れが水素気泡により観察された。この小規模流れの発生後に、低速ストリークの持ち上がりが観察された。いっぽう、近傍に高分子塊があるときに縦渦の発達が抑制され、したがって縦渦が誘起する小規模流れと低速ストリークの持ち上がりも減衰する。
4.主流および希薄高分子水溶液として、ローダミンBを微量含む煮沸脱気水を用い、光源としてレーザー平面光を用いる平面レーザー誘起蛍光温度測定法(PLIF)は、高分子塊による遷移層内の温度変動の観察に有効である。
5.絵具微粒子と水素気泡、および2台のCCDカメラ(うち1台は光学フィルターを装着)による画像撮影をPLIFと組合せることにより、高分子塊、縦渦、および温度場の同時可視化が可能となる。
6.高分子塊を含まない場合に、中央部の低温流体が縦渦によって壁に接近し、遷移層温度が低下することが観察された。いっぽう、高分子水溶液が注入された場合には、高分子塊の近傍において縦渦の発生・成長が抑制されること、その結果乱流温度変動が特に高分子塊の上流側で減衰することが観察された。
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