|
マイクロ多孔質体内熱流動場の巨視的モデリングを目指し、多孔質構造体モデルを用いた微視的数値シミュレーション手法の拡張に取り組み、非局所熱平衡状態における巨視的モデル係数の決定およびモデル式の導出を行った。この結果、非熱平衡状態においても局所熱平衡状態でのモデル式の適応が妥当であることが判明した。またマイクロ伝熱場では無視し得ない粘性摩擦熱および圧力仕事の影響およびブジネスク近似の妥当性を検証すべく、ブジネスク近似を用いず状態方程式を導入した数値シミュレーションを実施した。この結果、ブジネスク近似では予測し得ない熱流動場の非対称性の実現が確認された。また、下流に向かい膨張加速する流動場が予測可能であること、構造体から流体への熱移動が界面での摩擦熱による発熱の効果で阻害されるなど興味深い現象が再現された。また、格子ボルツマン法のより微視的熱流動場を予測する手法の確立を目指し、多孔質周りの速度場の予測に取り組んだ。格子ボルツマン法において構造体形状や配列の適用範囲が増加する。数10個の構造体を配置した場合の流動場のシミュレーションが可能であるものの、出口部である自由境界において圧力波が反射するため内部圧力場を乱しわずかに振動する解となり透過率など基本的な巨視的係数が小さめに見積もられることが判明した。今後、自由境界の取り扱いを変更するとともに、構造体表面で起こる吸着現象のシミュレーションが可能なプログラムへと変更する必要があることが判明した。
|
