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久保 真治; 秋野 詔夫; 田中 周*; 亀岡 利行*; 岡田 裕紀*
日本機械学会論文集,B, 64(623), p.336 - 344, 1998/07
我々の開発した新しい熱媒体である、マイクロカプセル化相変化物質スラリー(MCPCMスラリー)を用いた自然対流熱伝達実験を行う準備のため、容器内に温度成層と循環流等がある場合の加熱体の熱伝達特性を測定した。加熱体は水平円柱であり、容器内に一本、あるいは垂直に二本並べて設置した。作動流体にはシリコンオイルと純水を用いた。熱伝達率を評価する際に、代表周囲流体温度の測定位置(深さ)の熱伝達整理式への影響を調べた。循環流や加熱体の熱的干渉が小さい場合には、容器内に温度成層があっても適当な代表流体温度を選べば、従来の無限空間における自然対流熱伝達の整理式を適用できた。それらが大きい場合には、現象に対して自然対流熱伝達の整理式を適用することは難しかった。
亀岡 利行*; 岡田 裕紀*; 久保 真治; 秋野 詔夫; 田中 周*; 高瀬 和之
可視化情報学会誌, 18(68), p.1 - 8, 1997/00
容器内に水平に設置した二本の加熱円柱の自然対流実験を行った。二本の円柱の配置に、水平に並べた状態よりズレを与えて、下円柱から立ち上がるサーマルプリュームが上円柱の熱伝導に影響する効果を調べた。感温液晶法による温度分布の可視化と、熱電対等を用いた測定の併用により、以下のことが明らかとなった。上円柱の熱伝達率は、特異に増減することがあり、これは下円柱からのプリュームが上円柱を横切ったり、接近したりすることと対応していた。上円柱の境界層が下円柱のプリュームと干渉して、その熱伝達率が促進するか劣化するかは二本の円柱の位置のズレの大きさと関係していた。
亀岡 利行*; 岡田 裕紀*; 秋野 詔夫; 高瀬 和之; 久保 真治
可視化情報学会誌, 15(SUPPL.1), p.241 - 244, 1995/07
円柱周りの自然対流は最も基本的な伝熱現象の一つであるが、容器の中に設置される場合には、経時的に発達する温度成層・容器内を循環するセル対流・円柱から発する熱気流が、円柱周りの温度境界層に影響を与えるため、詳細な伝熱特性は複雑であることを明らかにしてきた。本発表では、矩形容器内に設置された一本の加熱水平円柱周りの伝熱流度現象を、容器内温度分布の定量測定と温度・流れの可視化観察手法を組み合わせて追求し、合理的な熱伝達率評価方法を検討した成果を報告する。容器内の成層挙動と経時的に温度分布を明らかにした結果から、円柱中心より一直径分上方の流体温度を代表温度とすることによって、一意的に熱伝達率を評価することが可能となり、得られた実験相関式の主要傾向が従来の熱伝達相関式と一致することを明らかにした。
亀岡 利行*; 岡田 裕紀*; 秋野 詔夫; 高瀬 和之; 久保 真治
第32回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 0, p.435 - 436, 1995/05
矩形容器内に設置された温度成層の影響を受ける2本の加熱水平円柱まわりの自然対流の干渉効果を調べるために、作動流体としてシリコン油を用い、自然対流を可視化するために、感温液晶を0.02%の混入懸濁し、流れ場・温度場を観察、撮影する。2本の加熱円柱の垂直方向の間隔を一定のまま、上円柱を下円柱に対してずらし(オフセット)、電気加熱量、オフセット量を変化させ、熱伝達および温度成層と円柱からの上昇流(プリューム)の状況を詳細に調べている。その結果プリュームの挙動が熱伝達に大きく影響することを明らかにしている。
岡田 裕紀*; 亀岡 利行*; 秋野 詔夫; 高瀬 和之
可視化情報学会誌, 14(SUPPL.2), p.185 - 188, 1994/10
本研究は水平円柱まわりの自然対流を積極的に利用した高性能蓄熱装置の開発を目的としている。本報告は鉛直方向に設置されている2本の加熱水平円柱に発生するプリューム挙動について述べるものである。実験装置は矩形容器内に設置した2本の電気ヒータ内蔵水平円柱を使用した。作動流体はシリコンオイルである。この中に、温度で発色が変化する感温液晶を混入懸濁して容器内温度分布を可視化観察できるようになっている。加熱された下側円柱からのプリュームが、同様に加熱された上側円柱を通過するときの温度場、速度場を観察した。同時に上下円柱表面温度と周囲流体温度を測定し、熱伝達の経時的変化を評価した。これにより、円柱間のオフセット量とプリューム挙動、円柱の熱伝達の関係を得ることができた。さらに汎用熱流体数値解析コードFLUENTを用いて数値解析を行い、実験結果を良好に模擬できた。
亀岡 利行*; 岡田 裕紀*; 高瀬 和之; 秋野 詔夫
Album of Visualization,No. 11, 0, p.1 - 2, 1994/00
矩形容器内に設置された2本の水平円柱まわりの自然対流を可視化観察した。下側円柱のみを加熱し、上側円柱は加熱しない条件で行った。容器の外側は恒温水によって一定温度に保った。円柱直径は2.4cm、長さは12cmであり、内部に電気ヒーターが入っている。2本の円柱は鉛直方向に対してオフセットをかけず、上下円柱間の間隔は1直径分(2.4cm)とした。作動流体はシリコンオイルである。ただし、温度場観察のため、温度で色が変化する感温液晶をマイクロカプセル化してシリコンオイル中に混入した。温度が25
Cから33Cに変ると、色は赤から緑を経て青になる。これにより、下側円柱からのサーマルプリュームを観察した。加熱開始時、プリュームは上側円柱を包むように流れた。20分後、プリュームは上側円柱の右半分を覆うように流れ、その後も徐々に離れていった。2時間後、上円柱から完全に離れて流れた。これら挙動を写真におさめた。
秋野 詔夫; 高瀬 和之; 亀岡 利行*; 岡田 裕紀*
Proc. of the 3rd Asian Symp. on Visualization:ASV 94,E32, 0, p.537 - 542, 1994/00
直方体容器の中に置かれた二本の水平円柱の自然対流を実験的に調べた。熱電対によって熱伝達係数を詳細に測定した。液晶を用いた温度場及び流れ場の可視化を行い、熱伝達の結果の検討及び現象の解明を行なった。円柱の加熱を開始するとサーマルプリュームが発生し、上方の円柱と干渉する。さらに、サーマルプリュームによって上方へ輸送された熱によって、容器内に成層が生じる。これに関連して熱伝達係数を計算するための流体温度の適切な選択が極めて重要であることが分った。可視化によって、現象を適確、詳細に解明することができた。
