Shape measurement and dry-out mechanisms of a falling liquid film on a wall under thermal radiation

热辐射下壁上落液膜的形状测量和干燥机制

基本信息

批准号：
19K04197
负责人：
丹下学
金额：
$ 2.08万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K04197/
关键词：
防災液膜液膜流流体力学伝熱工学建築工学

项目摘要

本研究は，建築物の延焼防止手法壁面への散水システムの最適化を背景に，壁面上の流下液膜による建築部材の受熱低減効果を定量化するために，輻射加熱壁面上の流下液膜を対象として，液膜形状・液膜内速度分布が乾き面発生に与える影響を解明することを目的としている．今年度は，流下液膜性状（液膜厚さ分布・液膜内速度分布）の光学的な方法による非接触・非定常な計測手法を確立するために，非点収差PTVという手法をを用いて，水膜に懸濁したトレーサ粒子の三次元位置を捕らえることで，水膜厚さ方向の速度分布や液膜厚さを求めることを狙った．トレーサ粒子を微動装置で移動させ，移動量と粒子像のアスペクト比が関連していることを明らかにした．また，加熱条件下における液膜性状と乾き面発生との関係を明らかにするために，加熱装置を設計・製作した．火災を模擬するために，水膜の流れる壁面を熱伝導で加熱するのではなく，赤外線ヒータおよび反射笠を複数用いて輻射熱で水膜を加熱した．加熱量は赤外線ヒータの消費電力の傾向と整合性を持ち，加熱装置として十分に機能することを確認した．加熱に伴って流下液膜の表面張力に温度依存性があることに由来する流動不安定が発生することが予想されたが，既往研究で不安定となる加熱量でも明確な不安定性は確認できなかった．加熱方式の違いによるものか，計測精度が十分でなく検出できていないのか，について，2023年度に確認していく．

本研究旨在量化墙壁表面下降的液膜对减少建筑构件接收的热量的影响，以优化墙壁上的喷水系统以防止建筑物内火灾的蔓延。旨在阐明液膜形状和液膜内速度分布对干燥表面生成的影响。今年，我们将使用一种称为像散PTV的方法，建立一种利用光学方法的非接触式非稳态测量方法来测量下落液膜的特性（液膜厚度分布和液膜内的速度分布）。通过捕捉悬浮在水膜中的示踪粒子的三维位置，获得水膜厚度方向的速度分布和液膜厚度。使用微动装置移动示踪粒子，结果表明移动量与粒子图像的纵横比有关。此外，为了阐明加热条件下液膜特性与干燥表面形成之间的关系，设计并制造了加热装置。为了模拟火灾，使用多个红外加热器和反光罩通过辐射热加热水膜，而不是通过热传导加热水膜流动的墙面。我们确认，加热量与红外线加热器的功耗趋势一致，并且其作为加热装置的功能令人满意。尽管预期由于加热时下落液膜的表面张力的温度依赖性而会出现流动不稳定，但在先前的研究中即使在导致不稳定的加热量下也无法证实明显的不稳定。我们将在2023年确认这是否是由于加热方法的差异，或者是否是测量精度不足以检测到。