| 研究概要 |
マイクロチャンネルの流れおよび熱・物質伝達については多くの研究が精力的に行われている.しかしながら,マイクロチャンネルを流れるガス流については流れ方向の圧力低下が大きいにもかかわらず圧縮性の影響を系統的に調べた研究はなく,ガス流の準発達域のf-Reについては単純な円管や平行平板流路であっても求められていなかった.本研究の目的は 1.先行研究の数値計算によって求めた平行平板流路の準発達域のf-Reの値を検証すること 2.円管流路(マイクロチューブ)の準発達域のf-Reを実験および数値計算によって明らかにすること. である.
1.については海外共同研究者であるFaghri教授が高さ50μmのチャンネルに窒素ガスを流して測定した流れ方向の圧力分布から準発達域のf-Reの値を求め,計算結果から求めたf-Reの整理式と比較し,両者がよく一致し,マイクロチャンネルを流れるガス流の準発達域のf-ReがMa数のみの関数であらわされ,Ma数の増加とともに増加することを明らかにした.
2.については直径150μmのシリカチューブに窒素ガスを流し,管切断法を用いて間接的に流れ方向の圧力分布を求めた.すなわち,長さが30,35,40,45,50mmのシリカチューブを複数本用意し,それに水を流し,ポアズユの法則から管径をもとめ,管径の揃った長さが30,35mm,35,40mmおよび45,50mmの3セットのシリカチューブに,入口圧力,温度,流量の等しい窒素ガスを流し,その出口圧力を測定し,出口の圧力差から準発達域のf-Reの値を求め,あわせて行った数値計算結果と比較した.実験値はわずかにばらついているが,準発達域のf-ReがMa数の増加とともに増加し,計算結果より求めた整理式と良く一致することを明らかにした.
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