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論文

2本の加熱水平円柱まわりの自然対流の干渉効果

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。

論文

温度成層が存在する場での加熱2本円柱まわりの自然対流熱伝達

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。

論文

Contact behavior of hot thermal plume to upper unheated body

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$$^{circ}$$Cから33$$^{circ}$$C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。

論文

Natural convection in a hemispherical enclosure heated from below

椎名 保顕; 藤村 薫; 功刀 資彰; 秋野 詔夫

Int. J. Heat Mass Transfer, 37(11), p.1605 - 1617, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0017-9310(94)90176-7
 被引用回数：49 パーセンタイル：91.26(Thermodynamics)

下面を加熱した半球容器内自然対流の熱伝達実験及び流れ場と温度場の可視化実験を行った。流体として水, グリセリン水溶液, フレオン等を用いた。実験条件はレイリー数範囲10$$^{6}$$$$sim$$5$$times$$10$$^{11}$$、プラントル数範囲6$$sim$$13000である。熱伝達実験の結果、ヌッセルト数とレイリー数の関係Nu$${propto}$$Ra$$^{n}$$で、指数nはレイリー数が10$$^{9}$$を越えると層流の値1/4から乱流の値1/3に遷移することを示した。また、流れの可視化実験の結果、流れ場はレイリー数を増加させるに伴い、定常循環流、周期プリュームを伴う循環流、非周期プリュームの発生を伴う循環流、乱流と遷移することを示した。さらに、下面加熱の半球容器内自然対流で生じる周期プリュームは、流体力学的不安定性により生ずることを示した。

論文

Natural convection around two heated horizontal cylinders

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。

論文

半球内自然対流の流れ場と温度場の可視化

椎名 保顕; 秋野 詔夫; 功刀 資彰; 藤村 薫

可視化情報, 10(37), p.41 - 46, 1990/04

https://doi.org/10.3154/jvs.10.105

底面を加熱した半球内自然対流の流れ場及び温度場を感温液晶を用いて可視化した。実験には水、グリセリン水溶液、及びシリコンオイルを用いた。実験のレイリー数Ra及びプラントル数Prの範囲は1$$times$$10$$^{5}$$$$<$$Ra$$<$$1.4$$times$$10$$^{9}$$、6$$<$$Pr$$<$$10000である。実験の結果、流れは3つのパターンに分類できることが示された。Ra≦1.9$$times$$10$$^{5}$$の場合には定常な循環流が形成される。2$$times$$10$$^{5}$$$$<$$Ra$$<$$10$$^{8}$$では高温プリュームが周期的に上昇する流れが形成される。Ra$$>$$10$$^{8}$$では、プリュームの発生は不規則となりやがて乱流に遷移する。

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