飛躍的な熱伝達を達成する焼結型多孔質伝熱管の伝熱メカニズムの解明と応用研究

实现剧烈传热的烧结多孔传热管传热机理阐明及应用研究

基本信息

批准号：
21K03914
负责人：
榎木光治
金额：
$ 2.58万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

焼結多孔質金属体の持つ，従来とは異なる非常に高い伝熱性能は，実験的研究から間違いないものであり，再現性のチェックも行った．そこで昨年度からはじめた数値計算シミュレーションにて，実験的研究と同じ実験条件でCFD解析ができるかを今年度は本格的に試みた．数値シミュレーションに入力する多孔質体構造は，実際に実験で使用した伝熱管をCTスキャンして，それをCFDソフトに入力して解析した．伝熱管は管内に多孔質体を充填したとき，管外に充填したときの2種類である．この結果，実験で得られていた200℃以上の高温感想空気を多孔質体25mmの管内充填に通過させた後は，数値シミュレーションと同様に5℃程度と一致し，流速が速くなるにつれて出口温度が30℃に上がっていく定性的な性質まで一致した．管外についての一致も良く，およそ全温度域で7％以内の制度で出口温度を再現することに成功した．これらの結果から，実験的研究では得られなかった，多孔質体内の温度や速度分布の状況がCFD解析で理解できる様になった．つまり本研究の目的である焼結多孔質金属体の飛躍的な伝熱メカニズムの全容解明に向けた大きな結果が得られたと言える．最終年度の２０２３年度は，どのように伝熱管を設計すれば良い伝熱性能を持つ熱交換器が産み出せるかについて結論を出したいと考えている．

毫无疑问，烧结的多孔金属体的热传热性能与常规研究不同，这也来自实验研究，还检查了可重复性。因此，今年我们尝试认真尝试使用去年开始的数值计算模拟在与实验研究相同的实验条件下进行CFD分析。通过在实验中实际使用的传热管的CT扫描分析了数值模拟的多孔身体结构输入，并将其输入到CFD软件中。传热管有两种类型：当管子充满多孔身体时，当管子填充时。结果，在实验中获得的200°C或更高的高温印象通过填充25mm多孔的身体后，与数值模拟一样，空气与约5°C一致，而流速随着流速的增加，空气温度上升到30°C。管外协议也很好，并且在整个温度范围内不到7％的系统中，出口温度成功地复制了。这些结果使我们能够了解多孔体内的温度和速度分布，这是通过CFD分析在实验研究中获得的。换句话说，可以说已经获得了巨大的结果，以阐明烧结的多孔金属体的热传递机理的全部范围，这是这项研究的目的。在2023年的最后一年，我们想结论如何设计传热管以生产具有良好传热性能的热交换器。