| 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 / 非定常熱伝達 |
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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強制対流熱伝達実験を行い，広範囲において過渡対流熱伝達実験データを取得した。実験データは，系圧力が303～535 kPa，ガス温度が287～313 K，流速が86 m/s～267 m/s，発熱率の増加する時定数（あるいは発熱量増加周期）が40 ms～15.0 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) 時定数が約1 sより大きい領域では，熱伝達過程が準定常熱伝達にある。時定数が約1 sより小さい領域では，時定数が小さいほど熱伝熱係数が多く増加することが判明した。(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)レイノルズ数が10000より高い場合，ヌセルト数がレイノルズ数の1.2乗に比例して増加することが判明した。また，レイノルズ数が10000より低い場合，ヌセルト数がレイノルズ数の0.8乗に比例することがわかった。(4) 種々流速におけるヌセルト数とフーリエ数を求め，その関係を明らかにした。
今後実験データを広範囲において取得し，円管直径，円管有効長さ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)
3: やや遅れている
理由
強制対流実験装置のメインループが３０年以上経過しているため，バルブからのガス漏れや圧縮機の不調が生じることがあった。また，流量計の調整に時間がかかったことも影響した。今現在，装置がすべて改善できており，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，雑誌論文と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，令和元年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，予定していた国際会議の参加が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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