| 研究課題/領域番号 |
18K03979
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
劉 秋生 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80294263)
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| 研究分担者 |
柴原 誠 神戸大学, 海事科学研究科, 特命助教 (70628859)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 対流熱伝達 / 狭隘流路 / ヘリウムガス / 時定数 / ブランケット |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，核融合炉のブランケットの健全性を確保するため，ヘリウムガス冷却ブランケットに着目し，その狭隘流路における定常・非定常熱伝達特性を解明することを目的に，細い内径をもつ円管流路における対流熱伝達に関し，実験と解析を行う。今年度では，狭隘流路内の定常・非定常熱伝達現象を解明するため，発熱量が指数関数状に増加する場合の過渡対流熱伝達実験を行い，種々の発熱量増加時定数（あるいは発熱量増加周期）の条件下で発熱体温度，熱流束，熱伝達係数の実験データを収集した。具体的に，実験は従来のヘリウムガス強制対流実験装置を使用した。細い円管発熱体を設置できるように，試験部を新たに設計・製作し設置した。円管内流速，時定数，ガス温度などの影響を調べた。
実験データは，系圧力が627～781 kPa，ガス温度が286～314 K，流速が43 m/s～79 m/s，発熱率の増加する時定数が1.48 s～15.07 sの条件下で収集した。具体的に以下の研究結果を得た。(1)発熱量が指数関数状に増加するにつれて，熱流束と発熱体表面温度が増加し，発熱量増加時定数が小さいほど多く増加することがわかった。(2)従来の円管流路における経験式と比較すると，本研究の狭隘流路のほうは熱伝達が向上したことが判明した。(3)ガス流速が増加するにつれて熱伝達係数が上昇する。（4）本研究の温度範囲内では，円管入口温度が熱伝熱係数に対する影響が顕著ではないことが判明した。(5)時定数が1.48 s～15.07 sの範囲では，熱伝達過程が準定常熱伝達にあることが判明した。
今後実験データを広範囲において取得し，比較検討を行い，流速，時定数，円管直径などによる熱伝達特性の影響を明らかにする。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
実験データの収集がおおむね順調に進めている。それらの研究成果をまとめて，国際学会の講演論文として発表される予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後，平成30年度の研究内容に続き広範囲における実験データの収集と数値解析を行い，狭隘流路における過渡熱伝達のメカニズムを明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度では，計画していた実験データをおおむね収集することができた。一部の論文出版費が別の経費より賄うことができたこと，また予定していた国際会議の参加も日程の都合で取りやめたことから，研究費の一部が翌年度に繰り越すこととなった。
（使用計画） 翌年度の研究費と合わせて成果発表のための旅費や実験計測用品及び実験消耗品などの購入に当てることを計画している。研究計画に特に変更がない。
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