助走区間を含んだ拡大流路内層流熱伝達の解析; 純粋な外向き流が存在する場合の解

Laminar Heat Transfer in the Thermal Entry Region of Diverging Plane-walled Cannels (Solutions for Unidirectional Outflow)

椎名 保顕

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拡大流炉内層流熱伝達を固有関数展開法を用いて解いた。流速分布はRosenheadやMillsaps-PohlhausenらによってJeffery-Hamel流として解析的に解かれている。拡大流においては、あるReynolds数と流路開き角に対して外向き流れ及び内向き流れが混在して存在するが、本解析ではそのような複雑な流れは除外し、純粋な外向き流れが存在する領域のみを取り扱った。熱伝達については、はじめ熱流束が1/rで変化する場合について解き、重ね合わせ法により熱流束がrで変化する場合の解を求めた。その結果によれば、q~1/rの場合は、ヌッセント数は熱流束一定の場合の平行平板層流熱伝達のヌッセルト数に比べると低く、Redが大きいと低下の度合が大きくなる。またq~rの場合には、=-1の値を境にして流路内温度分布、ヌッセルト数の振る舞いとも縮小流路内熱伝達の場合と逆の傾向を持っていることが分かった。

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