1990 Fiscal Year Annual Research Report
原子炉燃料棒支持用スペ-サ近傍の熱除去特性に関する熱・流動工学的研究
| Project/Area Number |
01550149
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
深野 徹 九州大学, 工学部, 教授 (60037968)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
角口 勝彦 九州大学, 工学部, 助教授 (60194867)
逢坂 昭治 徳島大学, 工業短期大学部, 助教授 (70035806)
|
|---|
| Keywords | マランゴニ対流 / 水膜破断 / 界面増速現象 / 二層モデル / 波動領域 / 加熱壁 / 水膜蒸発 |
|---|
| Research Abstract |
1.水平平板上の薄い水膜の表面の一部を局所的に加熱した場合に、表面の非一様な温度分布により生じる表面張力差に起因して生じるマランゴニ対流と水膜破断との関係を調べた。水膜厚さが2mm以上の場合、水膜内には渦が生じ水膜表面形状が変化する。この事をトレ-サ法により可視化した水膜内の流れ場の実験結果により示すと共に解析モデルに基づく非定常数値計算を行い、両者の結果の良い一致を得た。またより薄い水膜の場合、局所加熱した部分の液面が表面張力差により周りの液面に引張られ、この部分の水膜が薄膜化し水膜破断を促進させることを数値計算により明らかにした。
2.過去の実験結果によると、平行平板間を高速空気流に伴われて流動する薄い水膜流では、気流速度が30m/s以上の場合には液膜レイノルズ数が200以下の水膜でもその全体が層流とは見なし得ず、気液界面近傍では気流から水膜が受け取る運動量により速度の増大が生じていると考えられる。この界面の増速現象に関して、水膜を界面近傍の増速領域とその下側の層流領域とに分割して取り扱う簡易モデルを用いて検討した。その結果増速領域の厚さの計算値は界面波の波高の測定値の1/2に近い値を取り、増速域は波動領域にほぼ一致することが明らかとなった。
3.2.の流動系で下壁が加熱壁の場合についても、前年度得られた実験結果と2.で述べたモデルによる計算結果との比較を試みた。その結果、実験・計算とも、加熱に伴い水膜厚さが流れ方向に減少していく傾向を示す結果が得られたが、両者の定量的一致は不十分であった。この事に関して、加熱系の実験では水膜の蒸発が生じていることが懸念され、その評価が今後の課題である。またこれは熱伝達係数の算出・評価の際にも重要となるものと考えられる。
|
