マイクロスラリー内の熱・振動伝搬相互作用の解明と能動制御

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360104
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山田 雅彦 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70230480)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池川 昌弘 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80333623) ; 川南 剛 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20281793)
• Keywords: マイクロスラリー / 媒質振動 / 熱移動制御 / 伝熱促進 / 微粒子 / 振動伝播

Research Abstract

1.温度場と振動伝搬の相互関係に関する検討
振動伝搬と熱移動の相互作用に関して,前年度までに得られた研究成果の整理・検討を行い,熱移動を主にスラリーを形成する粉体粒子が支配する場合,粒子層の振動により粒子の接触状態が影響を受け,その結果熱移動性能が低下する場合があることを明らかにした.
これらの検討の結果,影響を及ぼす制御因子として,粒子素材の熱物性のみならず,その弾性率や密度による層内の固有振動数と加振振動数の関係などが大きく影響していることを明らかにした.
2.シミュレーションモデルの構築および実施
これまでに得られた成果ならびに検討結果に基づいて,微細粒子スラリー中の熱および振動伝播に関する数値解析モデルの構築を行った.微細粒子群を1次元球体モデル群に置換し,1次元に運動を拘束して端部より振動を付与した際の各粒子の衝突頻度および衝突時間を算出し,接触による熱伝導の計算を行った.
加振端の振動数や振幅,粒子密度,温度条件などを様々に変化させてシミュレーションを実施した結果,加振時の振幅の増加に伴って有効熱伝導率は増加するが,振動数に関しては,諸条件に依存して,有効熱伝導率が急激に低下する振動数があることを見出した.これは,振動条件によって各粒子同士の接触頻度が最小になる条件があることによるものと推定される.