λ圧力近傍の超流動ヘリウムで観測される強い伝熱促進効果の解明とその応用

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18360410
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 木村 誠宏 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 講師 (10249899)
• 研究分担者: 仲井 浩孝 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 研究機関講師 (00188872) ; 佐々木 憲一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 助教 (70322831) ; 岡村 崇弘 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (90415042) ; 岩本 晃史 大学共同利用機関法人自然科学研究機構, 核融合科学研究所・大型ヘリカル研究部, 助教 (00260050) ; 野澤 正和 東北大学, 流体研, 助教 (60447183)
• 研究協力者: 高田 卓 筑波大学, 大学院・システム工学研究科・博士課程
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 飽和超流動ヘリウムの伝熱促進効果

研究概要

(1)自由落下塔の微小重力を使った本邦初のHe II可視化実験に成功した。実験中、全ての計測機器は制動時に負荷される最大6Gの加速度に耐え、且つ実験槽内を超流動状態に保持した。
(2)実験の解析からRayleigh-Taylor不安定性を伴う細線ヒータ廻りの膜沸騰が、重力環境(=1G)から微小重力環境下(<1x10^<-3>G)に遷移することに伴って変化することを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization study of film boiling in saturated He II under low gravity environment (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Kimura, et al.
  • 雑誌名: Proc. of ICEC 22 ページ: 377-382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vapor behavior around a thin wire during film boiling in He II under atmospheric down to saturated vapor pressure condition (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Takada, et al.
  • 雑誌名: Proc. of ICEC 22 ページ: 371-376
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization Study of the Interface between Superheated He II and Superheated He I in a Two-Dimensional Narrow Channel by Using the Shadowgraph Method (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Takada, et al.
  • 雑誌名: Cryogenics (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] シャドウグラフ法による狭い平行平板内に現れる過熱He II-過熱He I界面の可視化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田卓他
  • 雑誌名: 低温工学 第43巻 ページ: 94-99
  • 査読あり
• [学会発表] 微小重力実験用可視化クライオスタットの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 木村誠宏, 他
  • 学会等名: 小島・平林記念機械工学・超伝導低温シンポジウム 第10回高エネ研メカ・ワークショププログラム
  • 発表場所: つくば・高エネ研
  • 年月日: 2009-04-09
• [学会発表] 可視化研究から見たHe II膜沸騰の世界 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高田卓
  • 学会等名: 小島・平林記念 機械工学・超伝導低温シンポジウム 第10回高エネ研メカ・ワークショププログラム
  • 発表場所: つくば・高エネ研
  • 年月日: 2009-04-09
• [学会発表] The hydrodynamic and heat transfer characteristics of film boiling modes in He II (2009)
  • 著者名/発表者名: 高田卓, 他
  • 学会等名: FJPPL KEK-Saclay joint workshop
  • 発表場所: つくば・KEK
  • 年月日: 2009-03-24
• [学会発表] Visualization of co-existence of superheated He II- He I and vapor-liquid interface in a two-dimensional narrow channel (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田卓, 他
  • 学会等名: Workshop on Visualizing Thermo-Fluid Dynamics at Low Temperature of APS
  • 発表場所: Radisson Hill Country Resort in San Antonio, TX・U.S.A.
  • 年月日: 2008-11-20
• [学会発表] λ点圧力を越える超流動中での膜沸騰遷移の様相と熱伝達の関係 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田卓, 他
  • 学会等名: 第79回秋季超伝導・低温工学会
  • 発表場所: 高知県・高知市文化プラザ
  • 年月日: 2008-11-12
• [学会発表] Visualization study of film boiling in saturated He II under low gravity environment (2008)
  • 著者名/発表者名: 木村誠宏, 他
  • 学会等名: ICEC22-ICMC2008
  • 発表場所: 韓国・ソウル
  • 年月日: 2008-07-22
• [学会発表] Vapor behavior around a thin wire during film boiling in He II under atmospheric down to saturated vapor pressure condition (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田卓, 他
  • 学会等名: ICEC22-ICMC2008
  • 発表場所: 韓国・ソウル
  • 年月日: 2008-07-22
• [学会発表] 自由落下塔の微小重力環境で用いるHe II用可視化実験装置の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 木村誠宏, 他
  • 学会等名: 第78回春季超伝導・低温工学会
  • 発表場所: 東京・明星大学
  • 年月日: 2008-05-26
• [学会発表] Visualization study of transient heat transport in narrow channel under Superfluid Helium (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田卓, 他
  • 学会等名: 2^<nd> Work shop of Saclay-KEK cooperation program
  • 発表場所: CAE /Saclay・France
  • 年月日: 2008-03-28
• [図書] 特集・可視化法を用いた極低温熱流動現象の研究 第43巻 (2008)
  • 著者名/発表者名: 木村誠宏, 前川龍司
  • 出版者: 低温工学