2014 Fiscal Year Annual Research Report
浮力による流れの不安定現象の解明とＣＶＤ製膜問題への展開
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24560228
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
北村 健三 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20126931)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 強制対流 / 自然対流 / 共存対流 / 流れの安定性 / 伝熱 / 流れの可視化 / CVD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は、水平方向に一様な流速で流れる空気流中に等熱流束加熱された正方形角柱を設置した体系における共存対流の流動・伝熱について実験的検討を行った。実験に用いた正方形角柱は、辺長d=50mmおよび75mmの2種類であり。角柱面と流れとのなす角（迎え角）θが0および45°の場合について、角柱まわりの流れを可視化により探ると共に、角柱各面の局所および平均ヌセルト数を測定した。その結果、浮力が増加すると共に、θ= 0°の場合には角柱前面のよどみ点位置が角柱下端側に移動すること、θ= 45°の場合には角柱下面で強制対流がはく離する現象が生じることなどが分かった。さらに共存対流下で角柱の平均ヌセルト数を求めたところ、その値はθ= 0および45°のいずれの場合も、強制対流値より高い値を示すこと、また、共存対流域が浮力と慣性力の比を表すリチャードソン数により規定できることを明らかにした。また、上記実験の他に、上向き加熱平板上の共存対流に関連して、上向き加熱矩形平板まわりの自然対流について実験を行い、とくに平板のアスペクト比が平板の平均ヌセルト数に如何なる影響を及ぼすか調べた。さらに、平成26年度は本申請課題の最終年度に当たることから、平成24年度から26年度までに得られた一連の実験結果を整理・考察することにより、加熱面に沿う共存対流の流動とくに流れの安定性について検討した。その結果、浮力と慣性力が同一方向に作用する場合には、流れは安定となること、浮力と慣性力の向きが直交する場合には、加熱面上に縦渦が発生すること、浮力と慣性力が逆向きに作用する場合には、加熱面上に流れのはく離が生じ、流れが不安定となること、さらに、これら流れの不安定現象が加熱面まわりの伝熱特性に顕著な影響を及ぼし、とくに浮力と慣性力が逆向きに作用する場合には、純強制対流時よりも伝熱が劣化することなどを明らかにした。
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