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本研究では、マイクロチャネル内の相変化伝熱現象を理論的に記述し理解することを第一の目的に掲げている。それに向けて、管内気泡膨張モデルの無次元化を行った。管内気泡膨張モデルは研究代表者により構築され、実験結果との比較により妥当性を評価されている物である。管内気泡膨張モデルにおいて、一般的に定義されているキャピラリー数を修正し、修正キャピラリー数として導入することにより、支配方程式の無次元化を行った。また、核沸騰における不均質核生成に必要な壁面過熱度を記述する式も同様に無次元化し、核沸騰開始最小過熱度の近似解を導出した。その結果、得られた結果は冷媒の種類や管の直径に依存しないものになり、現象の理解を深めることができた。また核沸騰を生じさせず、液膜の蒸発のみが生じる条件を満たすマイクロチャネルの特性直径を解析的に表示することに成功した。
並行して、数値計算コードの開発を行い、基本的な流体計算の妥当性検証を行った。数値解析手法としてSMAC法やSIMPLE法を比較し、本研究に適したものを選択した。本研究ではマイクロチャネル内の流動を扱うため、低レイノルズ数のストークス流れを妥当性検証の対象とし、妥当性を確認した。また、管内単相流の伝熱計算の妥当性も検証済みである。現在、VOF法を適用する作業を行っている。VOF法により表面張力と粘性力のバランスにより決定される気泡形状を計算することが可能になる。
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