乱流単相流の対向複合対流熱伝達(受託研究、翻訳資料)

Opposing mixed convection heat transfer for turbulent single-phase flows (Contract research, Translated document)

茂木 孝介  ; 柴本 泰照 ; 日引 俊詞*; 塚本 直史*; 金子 順一*

Motegi, Kosuke; Shibamoto, Yasuteru; Hibiki, Takashi*; Tsukamoto, Naofumi*; Kaneko, Junichi*

既往研究において様々な対向複合対流の熱伝達相関式が提案されているが、それらは様々な試験装置、流路形状、試験流体、熱流動パラメータの範囲で実施された実験結果に基づいている。従って、使用に際してその適用範囲や外挿性を踏まえた上でどの相関式を選択すべきかを整理しておくことは重要である。本稿では既存の対向複合対流の熱伝達相関式についてレビューした。また、複数の既往実験データと各相関式との比較を行い、相関式の予測性能を評価した。その結果、Jackson and Fewster相関式、Churchill相関式、Swanson and Catton (IJHMT)相関式は、全ての実験データを精度良く予測可能であった。さらに、代表長さに水力等価直径を用いることにより流路形状の違いに関わらず相関式が適用可能であり、支配パラメータの無次元化により試験流体によらず相関式が適用可能であることを確認した。

Several heat transfer correlations have been reported related to single-phase opposing flow; however, these correlations are based on experiments conducted in various channel geometries, working fluids, and thermal flow parameter ranges. Therefore, establishing a guideline for deciding which correlation should be selected based on its range of applicability and extrapolation performance is important. This study reviewed the existing heat transfer correlations for turbulent opposing-flow mixed convection. Furthermore, the authors evaluated the predictive performance of each correlation by comparing them with the experimental data obtained under various experimental conditions. The Jackson and Fewster, Churchill, and Swanson and Catton correlations can accurately predict all the experimental data. The authors confirmed that heat transfer correlations using the hydraulic-equivalent diameter as a characteristic length can be used for predictions regardless of channel-geometry differences. Furthermore, correlations described based on nondimensional dominant parameters can be used for predictions regardless of the differences in working fluids.