高空げき率の異方性水平多孔質層内の自然対流発生臨界レイリー数

Critical rayleigh number of natural convection in an anisotropic horizontal porous layer with high porosity

椎名 保顕; 菱田 誠*

Shiina, Yasuaki; Hishida, Makoto*

水平伝熱面間に高い空隙率で金属細線等を挿入した場合の水平多孔質層内自然対流発生の臨界レイリー数を、流体の粘性抵抗を考慮するとともに、浸透度及び熱拡散率の異方性を考慮することにより安定性解析で求め、実験と比較した。この場合xy方向の浸透度に対するz方向浸透度の比は1/2となるが、熱拡散率の異方性は挿入する円柱細線の種類及び空隙率に依存する。解析の結果、臨界レイリー数はダルシー数が増加すると減少するが、xy方向に対するz方向の実効熱拡散率の比が減少するとともに小さくなり、ダルシー数が約1以上では一定値を示すこと、臨界レイリー数は熱拡散率の比が0の極限で最小値約690.8をとること、熱拡散率比の減少とともに、ダルシー則が成立するダルシー数の上限値は小さくなること等が明らかにされた。また、熱拡散率の比が1の条件で行われた実験と解析の結果は非常によく一致することが示された。

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