ふく射伝熱が粘性型不安定の自然対流境界層遷移に及ぼす機構因子の解明

粘性不稳定自然对流边界层转捩辐射传热机理的阐明

基本信息

批准号：
21K14099
负责人：
古川琢磨
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Hachinohe National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究期間はふく射影響下の自然対流境界層の影響を評価するために，矩形キャビティ内部断熱壁の放射率制御時における温度境界層の変化を可視化計測した．可視化計測の結果，放射率が高くなる時付近の温度境界層をふく射場によって制御可能であることが示された．放射率が極めて低い場合と比較して，放射率が黒体に近くなる時その温度分布は2K程度変化することが明らかとなった．今回の実験では，断熱壁付近の熱漏洩が依然として大きく数値解析との定量的な一致を示すことができなかったが，放射率の違いによる温度境界層の変化特性を取得することに成功した．特に，ふく射影響下における自然対流境界層の空間発展議論はこれまでされておらず，本研究で初めて実験的に実証された．また本研究期間中はふく射性媒体中における自然対流境界層の遷移機構を議論するために，自然対流境界層そもそもの不安定メカニズムを特定するための数値実験を行った．本研究の研究期間中の文献調査の結果，自然対流境界層の不安定性は「対流不安定」，「粘性型不安定」，「変曲点」のいずれの不安定が支配的であるかは明らかとないっていないことが明らかとなった．そこで本研究では自然対流境界層の遷移領域中における線形成長性を議論するために，変動速度のみを導出する数値解析を行った．数値解析の結果，「変曲点」による不安定成長ではなく，「対流不安定」，「粘性不安定」による不安定成長が支配的である可能性が示唆された．

在本研究期间，为了评估自然对流边界层在辐射影响下的影响，我们可视化并测量了控制矩形腔内绝缘壁的发射率时温度边界层的变化。可视化测量表明，发射率增大时附近的温度边界层可以通过辐射场来控制。很明显，当发射率接近黑体时，与发射率极低时相比，温度分布变化约 2 K。本实验中，保温墙附近的漏热仍然较大，无法与数值分析定量吻合，但我们成功地获得了由于发射率差异而导致的温度边界层的变化特征。特别是，辐射影响下的自然对流边界层的空间演化此前尚未讨论过，而本研究首次通过实验证明了这一点。此外，在本研究期间，为了探讨辐射介质中自然对流边界层的转变机制，我们进行了数值实验来识别自然对流边界层的不稳定机制。根据本研究期间的文献调查，尚不清楚自然对流边界层的不稳定是否以“对流不稳定”、“粘性不稳定”或“拐点”为主。 ” 很明显，有些事情并不明显。因此，在本研究中，为了讨论过渡区域自然对流边界层的线性增长，我们进行了数值分析，仅推导脉动速度。数值分析表明，“对流不稳定”和“粘性不稳定”导致的不稳定增长可能占主导地位，而不是“拐点”导致的不稳定增长。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

レイリー数（10^8~10^10）の水平対流における温度・速度変動の数値解析評価

用瑞利数（10^8~10^10）数值分析评估水平对流中的温度和速度波动

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
N. Ogasawara;J. Torres;Y. Kanda;T. Kogawa;A. Komiya;山田翔英，安藤杏将，西山幸輝，岡部孝裕，古川琢磨
通讯作者：
山田翔英，安藤杏将，西山幸輝，岡部孝裕，古川琢磨

Radiation and Convection Coupling Calculation in a Drect Numerical Simulation for Misting Fire Extinguishing Devices

雾灭火装置直接数值模拟中的辐射与对流耦合计算

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Gonome;Y. Takagi;K. Suzuki;J. Okajima
通讯作者：
J. Okajima

Resonance-driven heat transfer enhancement in a natural convection boundary layer perturbed by a moderate impinging jet

DOI：
10.1103/physrevfluids.6.l061501
发表时间：
2021-06
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nao Ogasawara;J. F. Torres;Y. Kanda;T. Kogawa;A. Komiya
通讯作者：
Nao Ogasawara;J. F. Torres;Y. Kanda;T. Kogawa;A. Komiya

Interaction of Thermal Radiation and Natural Convection

热辐射与自然对流的相互作用

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Gonome;Y. Takagi;K. Suzuki;J. Okajima;高木松誠，小泉匠摩，古川琢磨，小宮敦樹;髙木松誠，小泉匠摩，古川琢磨;小笠原直人，Torres Juan F，神田雄貴，古川琢磨，小宮敦樹;石澤輝，高木松誠，古川琢磨;T. Kogawa
通讯作者：
T. Kogawa

衝突噴流による自然対流温度境界層の共鳴効果を用いた伝熱促進

利用冲击射流产生的自然对流温度边界层的共振效应增强传热

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Gonome;Y. Takagi;K. Suzuki;J. Okajima;高木松誠，小泉匠摩，古川琢磨，小宮敦樹;髙木松誠，小泉匠摩，古川琢磨;小笠原直人，Torres Juan F，神田雄貴，古川琢磨，小宮敦樹
通讯作者：
小笠原直人，Torres Juan F，神田雄貴，古川琢磨，小宮敦樹