渦の周期的衝突による伝熱・物質移動促進の研究

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62550699
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 片岡邦夫 クニオ 神戸大学, 工学部, 教授 (20031081)
• キーワード: 大きなスケールの乱れ渦 / 衝突噴流伝熱 / 伝熱促進 / 界面更新モデル / 乱流組織構造 / 淀み線伝熱係数

研究概要

前年度、衝突噴流伝熱は非定常性が強く、その促進機構は伝熱面への大きなスケールの乱れ渦の準周期的衝突による界面更新作用が支配的であることがわかった。この結果に基づき、衝突噴流伝熱をさらに促進、制御する技術について実験的研究を展開した。二次元噴流中に1〜2本の円柱を設置して、大きなスケールの乱れ渦を人為的に発生させ、この乱流を強制的に伝熱面に衝突させる方法について検討した。ノズル・伝熱面間距離は衝突噴流伝熱が最大となるノズル幅Dの6倍すなわちZ/D=6の位置に固定した。その結果、2円柱の間隙の中心が二次元噴流の中心軸と一致するように、かつ伝熱面から上流へ円柱径dの約4倍すなわちX/d=4の位置に設置した時、中心淀み線上伝熱係数が最大になることがわかった。一方、1円柱の中心軸が二次元噴流の中心軸と一致し、かつ伝熱面から上流へX/d=4〜6の位置に設置した時、中心淀み線から伝熱面に沿ってノズル幅Dの約0.75倍の位置すなわちy/D=0.75の伝熱を局所的に促進・制御できることが明らかになった。このような円柱挿入による衝突伝熱の促進においても、(1)衝突速度、(2)乱れ強度を大きくするだけでなく、(3)界面更新頻度も大きくする方法が有効であることが提案した界面更新モデルにより結論できた。

研究成果

• [文献書誌] Kataoko,K.;Sahara,R.;Ase,H.;Harada,H.: Joural of Chemical Engineering of Japan. 20. 71-76 (1987)
• [文献書誌] Kataoka,K.;Suguro,M.;Degawa,H.;Maruo,K.;Mihata,I.: International Journal of Heat and Mass Transfer. 30. 559-567 (1987)
• [文献書誌] Kataoka,K.;Okada,Y.;Morikawa,Y.;Iwata,A.: Jouranal of Chemical Engineering of Japan. 20. 363-368 (1987)
• [文献書誌] Kataoka,K.;Degawa,H.;Hamada,Y.;Hamano,S.: TRANSPORT PHENOMENA IN TURBULENT FLOWS,Hemisphere(Proc.2nd Int.Symp.on Transport Phenomena in"Turbulent Flows",Tokyo,Oct.25-29,1987). 349-360 (1988)
• [文献書誌] Kataoka,K.;Morikawa,Y.;Okada,Y.;Miyake,T.: Proc.Int.Symp.on Heat Transfer Enhancement and Energy Conservation,Guangzhou,China,August 2-5,1988. 351-358 (1988)
• [文献書誌] Kataoka,K.;Degawa,H.;Hamada,Y.;Hamano,S.: Proc.2nd Int.Symp.on Heat Transfer,Beijing,China,Aug.8-11,1988. 433-438 (1988)
• [文献書誌] Kataoka,K.;Ase,H.;Sako,N.: "International Journal of Engineering Fluid Mechanics" Unsteady Aspects of Large-scale Coherent Structures and Impingement Heat Transfer in Round Air Jets with and without Controlled Excitation., 1988 (1)