| 研究概要 |
ミリメートルサイズ以下のマイクロエネルギー機器における混合・伝熱制御モジュールに小寸法噴流群(マイクロマルチ噴流,μ-MJ)を利用することを念頭に置き,噴流寸法の小型化において乱流混合が十分に機能せず,流れの低レイノルズ数(Re数)化・安定化によって劣化する混合・伝熱性能を回復・促進させることを目的に,μ-MJの分割・配置の最適化を行うこと,および,混合・伝熱制御の高度化のための噴流へのじょう乱付与,すなわち,噴流の音響的加振,機械的加振,自励共振を行うことの効果について,実験的検討を開始した.
まず,これまで数多くの研究報告がなされている単純な噴流系を基準とし,μ-MJ系の流動様式と比較検討を行うために,高速度ディジタルビデオカメラを用いて流れの可視化を実施し,定量的比較のためのレーザードップラー流速計を用いた噴流速度ならびにその乱れ強さ分布の計測も行って,μ-MJの混合性能に関する優位性を明らかにした.また,μ-MJを管内流に適用した場合の流動様式を数値シミュレーションによって求め,噴孔上流部流れや浮力が混合特性に及ぼす影響を明らかにした.これらの結果は論文に纏め,内外の学術誌に公表した.その他にも小型燃料改質器やμ-TAS用ミキサーへのμ-MJ利用を具体的な実験装置として製作し,それらの混合性能を評価した.データベース構築に向けた関連文献データの精査も開始した.いっぽう,μ-MJの更なる混合・伝熱促進のためにじょう乱を付与する方法として,噴流スケールに対する加振方法や振幅・周波数の調整方法を検討するとともに,流動特性のRe数やストローハル数(St数)依存性を実験的に明らかにするため,装置および可視化用流路の改造を行った.また,火炎を伴う場合のμ-MJ系についても加振効果を調べるため,シュリーレン法を適用した可視化実験を行って,噴流火炎の挙動を観察した.
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