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Wang, Z.; Duan, G.*; 松永 拓也*; 杉山 智之
International Journal of Heat and Mass Transfer, 157, p.119919_1 - 119919_20, 2020/08
被引用回数：26 パーセンタイル：78.69(Thermodynamics)Enforcing accurate and consistent boundary conditions is a difficult issue for particle methods, due to the lack of information outside boundaries. Recently, consistent Neumann boundary condition enforcement is developed for the least squares moving particle semi-implicit method (LSMPS). However, the Robin boundary cannot be straightforwardly considered by that method because no computational variables are defined on the wall boundary. In this paper, a consistent Robin boundary enforcement for heat transfer problem is proposed. Based on the Taylor series expansion, the Robin boundary condition for temperature is converted to the fitting function of internal rather than boundary particles and incorporated into least squares approach for discretization schemes. Arbitrary geometries can be easily treated due to the use of polygons for wall boundary. A convergence study was firstly carried out to verify the consistency. Then, numerical tests of 1-D and 2-D heat conduction problems subjected to mixed boundary conditions were performed for verification, and good agreements with theoretical solutions were observed. Natural convection problems with different boundary conditions in an annulus were carried out for further validations of heat-fluid coupling. Excellent agreements between the present and literature results were demonstrated.
稲葉 良知; Zhang, Y.*; 武田 哲明; 椎名 保顕
Heat Transfer-Asian Research, 34(5), p.293 - 308, 2005/07
高温ガス炉の炉容器冷却システムの1つに、水による冷却パネルを用い、自然対流と熱放射により間接的に炉心を冷却するシステムがあり、高温工学試験研究炉(HTTR)においても、このシステムが採用されている。本研究では、HTTRの原子炉圧力容器-冷却パネル間内高温気体の熱伝達特性を調べるため、内筒を加熱、外筒を冷却した鉛直同心二重円筒内の面間の熱放射を伴う自然対流熱伝達に関する実験と数値解析を行った。実験において、環状空間の高さに基づいたレイレー数は、ヘリウムガスに対して2.0
10
Ra5.410、窒素ガスに対して1.210
Ra3.510となった。また数値解析の結果は、加熱壁面と冷却壁面の温度に関して実験とよく一致した。実験と数値解析の結果から、面間の熱放射を伴う自然対流熱伝達に関する相関式を、レイレー数,半径比,加熱壁面及び冷却壁面の温度と熱放射率の関数として得た。
稲葉 良知; Zhang, Y.*; 武田 哲明; 椎名 保顕
日本機械学会論文集,B, 70(694), p.1518 - 1525, 2004/06
高温ガス炉の炉容器冷却システムの1つに、水による冷却パネルを用い、自然対流と熱放射により間接的に炉心を冷却するシステムがあり、高温工学試験研究炉(HTTR)においても、このシステムが採用されている。本研究では、HTTRの原子炉圧力容器-冷却パネル間内高温気体の熱伝達特性を調べるため、内筒を加熱,外筒を冷却した鉛直同心二重円筒内の面間の熱放射を伴う自然対流熱伝達に関する実験と数値解析を行った。実験において、環状空間の高さに基づいたレイレー数は、ヘリウムガスに対して2.010Ra5.410、窒素ガスに対して1.210Ra3.510となった。また数値解析の結果は、加熱壁面と冷却壁面の温度に関して実験とよく一致した。実験と数値解析の結果から、面間の熱放射を伴う自然対流熱伝達に関する相関式を、レイレー数,半径比,加熱壁面及び冷却壁面の温度と熱放射率の関数として得た。
稲葉 良知; 武田 哲明
JAERI-Research 2000-062, 73 Pages, 2001/02
JAERI-Research-2000-062.pdf:2.83MB
高温ガス炉の炉容器冷却システムの1つのに、水による冷却パネルを用い、自然対流と熱放射により間接的に炉心を冷却するシステムがある。高温工学試験研究炉(HTTR)においても、このシステムが採用されている。本研究では、HTTRの原子炉圧力容器-冷却パネル間の熱伝達特性を調べるため、内筒を加熱、外筒を水により冷却した同心二重円筒容器内の熱放射を伴う自然対流熱伝達に関する実験を行った。実験において、加熱壁面-冷却壁面間距離を代表長さとしたレイレー数は、ヘリウムに対して6.810
<Ra<1.810
、窒素に対して4.210<Ra<10
となった。試験空間内の自然対流と熱放射の効果について調べ、その結果熱放射を伴う自然対流伝達の相関式をレイレー数,試験空間のアスペクト比,加熱壁面・冷却壁面温度及び熱放射率の関数として得た。また実験を模擬した数値解析を行い、実験結果に対する解析の妥当性を評価したところ、両者は比較的良く一致した。
久保 真治; 秋野 詔夫; 田中 周*; 長島 昭*
日本機械学会論文集,B, 64(625), p.3013 - 3020, 1998/09
大きな融解凝固潜熱を有する相変化物質をマイクロカプセル化した物質(MCPCM)を低粘性の搬送流体中に分散しスラリー状にする(MCPCMスラリー)ことによって、常時流動性を維持させ、かつ、大きな熱量を保持する熱媒体を試作した。この熱媒体を容器内に注入し、水平円柱を用いて加熱して自然対流熱伝達実験を行った。その結果、純水と比較したMCPCMスラリー(純水にMCPCMを低濃度:5%添加)の熱伝達率は、相変化が生じる条件レベルでは、数十%程度増加したが、相変化が生じない条件では減少した。純水にMCPCMを添加する効果による熱伝達率の増加率は、MCPCM濃度を上げるに従って増加し、また、境膜温度差を小さくするに従って増加した。
久保 真治; 秋野 詔夫; 田中 周*; 中野 文彦*; 長島 昭*
Thermal Science and Engineering, 5(1), p.9 - 13, 1997/01
本研究は、試作した高性能熱媒体であるマイクロカプセル化相変化物質スラリーを作動熱媒体として用いた自然対流熱伝達実験である。実験は、容器内に熱媒体を注入し、水平円柱状の加熱体で加熱することにより行った。濃度を実験のパラメータにし、直接測定可能な熱伝達率を評価した。MCPCMスラリーを用いた場合で相変化が生じる温度レベルでの熱伝達率、相変化しない温度レベルでの熱伝達率、さらに実験条件が同等で熱媒体に純水を用いた場合の熱伝達率、の3者を比較することで、MCPCM添加が熱伝達率の増減に寄与する効果について明らかにした。
坂元 美定*; 功刀 資彰; 一宮 浩市*
Therm. Sci. Eng., 4(3), p.17 - 25, 1996/00
正方形容器内の空気流れを解析対象として、ブシネ近似を用いずに基礎式の全ての項で密度変化を考慮し、かつ物性値の温度依存性も考慮した式(以下NB式と表す)を用いて自然対流の2次元数値解析を行った。その結果、以下の結論を得た。(1)密度のみならず動粘度と熱伝導率に温度依存性を考慮した場合、冷却壁近傍の運動量が増加し、熱流動場が非対称な分布を示す。(2)密度の局所的な変化を考慮することによる熱伝達への影響は少ない。これに対して動粘度、熱伝導率の温度依存性はNuを加熱壁で減少、冷却壁で増加させ、熱伝達に大きな影響を及ぼす。(3)ブシネ近似を用いても、物性値の温度依存性を考慮すると、NB式に近い結果が得られる。(4)NB式から求まるNuと、物性値の温度依存性を考慮せずにブシネ近似を用いた場合のNuを比較し、その差を定量的に明らかにした。
村田 秀男; 刑部 真弘*
日本機械学会論文集,B, 58(550), p.1912 - 1917, 1992/06
水平流体層における熱や物質の移動に内部構造物がどのように影響するかは、原子炉、水力発電所のダム湖等の工学的機器設計上はもとより、海洋や大気の対流が密接に関連した環境問題においても重要な課題である。基礎的アプローチとして、上下面でそれぞれ冷却加熱される水平流体層中に開口面積率
の異るハニカムを挿入し、その伝熱特性を調べた。伝熱流体は水で、Ra数は10~10の範囲である。が0.0904以上では、ハニカムによる乱流渦の抑制は観察されたが、熱伝達率の低下は認められなかった。これは、全体の熱輸送が温度境界層からのプルーム発生により支配されるためであって、流体層中央部の熱輸送能力には余裕のあることがわかる。実験結果は境界層更新モデルとほぼ一致した。が0.0101以下では熱伝達率の低下が生じたが、この場合も熱伝達は上下伝熱面間距離には依存しないことがわかった。
椎名 保顕; 藤村 薫
Journal of Nuclear Science and Technology, 23(6), p.568 - 570, 1986/00
被引用回数：1 パーセンタイル：27.82(Nuclear Science & Technology)高温ガス炉の強制対流冷却そう失事故時には、圧力容器内の熱除去は主として自然対流により行われる。本実験は、安全設計上特に重要であると考えられる圧力容器上鎖部内自然対流を取り扱い、上鎖部内面への平均熱伝達率を求めたものである。使用流体は水、エチルアルコール、44w%と78w%グリセリン水溶液である。求められた平均熱伝達率を従来行われている、水平、鉛直二平板間の自然対流実験結果と比較した。また、プラントル数が熱伝達率に及ぼす効果についても検討を加えた。
