自励振動型ヒートパイプの流動様式決定機構の解明とその制御による熱輸送特性向上

阐明自激振荡热管的流型确定机制并通过其控制改善传热特性

• 批准号: 21K03906
• 负责人: 安藤 麻紀子
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03906/
• 关键词: 自励振動型ヒートパイプ; 逆止弁; 流動抵抗; Diodicity; 循環流

逆止弁によって自励振動型ヒートパイプ（OHP）の内部流動を循環流化し熱輸送性能を向上させるために必要な条件を明らかにすることを目的とし，初年度に行った検討を更に発展・深堀りする検討を行った。まず，検討に用いているOHP数値解析モデルの妥当性を検証するため，流動抵抗特性を測定済の逆止弁を用いて動作特性試験を実施し，数値解析モデルでの予測結果との比較を行った。その結果，当該OHPが動作可能な熱負荷範囲の全域においてOHP蒸発部の予測温度が2,3℃以内の差で一致したことから，本数値解析モデルの妥当性を確認できた。また，初年度に行った逆止弁の逆方向／順方向流動抵抗係数の比（Diodicity）とOHP熱抵抗の相関に関する検討では解析条件が限定的であったため，条件が変わった場合の影響を数値解析により調べた。その結果，逆止弁によるOHP高性能化効果の最大化に必要なDiodicityの閾値が50であるという結論には影響しないが，Diodicityだけではなく順方向／逆方向流動抵抗係数の値そのものについても，ある一定の条件を満たす必要があることがわかった。検討の結果からは「Diodicity：50以上」，「順方向流動抵抗係数：100以下」，「逆方向流動抵抗係数：1000以上」が望ましい条件であることが導出されている。高い定常熱輸送性能を得るには，長い液体スラグがターンを跨いで循環する流動様式が望ましく，そのためには順方向流動抵抗係数が前述の閾値以下の低い値である必要がある。一方，逆方向流動抵抗係数が一定以上の大きな値でなければ，スタートアップに長い時間を要することを明らかにした。

The internal flow of the reverse excitation vibration type (OHP) is improved. The necessary conditions for the improvement of the heat transfer performance are discussed in the first year. In this paper, we discuss the application of OHP numerical analysis, test the validity of OHP numerical analysis, test the flow resistance characteristics, test the operation characteristics of OHP numerical analysis, and compare the prediction results of OHP numerical analysis. As a result, when the difference between the predicted temperature of the OHP evaporation part and the predicted temperature of the OHP evaporation part is consistent within 2 and 3 DEG C, the appropriateness of the numerical analysis is confirmed. The relationship between the flow resistance coefficient in the reverse direction and the flow resistance coefficient in the forward direction in the initial year is discussed. As a result, Diodicity threshold value of 50 is necessary to maximize OHP high performance effect in reverse flow direction. Diodicity threshold value of 50 is necessary to maximize OHP high performance effect in reverse flow direction. The results of the investigation are: "Diodicity: 50 or more","Forward flow resistance coefficient: 100 or less","Reverse flow resistance coefficient: 1000 or more". High steady-state heat transfer performance is obtained, and the flow pattern of the liquid in the middle of the cycle is expected to be low. On the one hand, the flow resistance coefficient in the reverse direction is larger than a certain value, and the flow resistance coefficient in the reverse direction is larger than a certain value.

项目成果

宇宙機熱制御への適用を目指した逆止弁付き自励振動型ヒートパイプの循環流化に関する一考察

航天器热控制用带止回阀自激振动式热管循环流动研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Soumei Baba;Kenichiro Sawada;Kohsuke Tanaka;Atsushi Okamoto;安藤麻紀子，曽根航平，永井大樹
• 通讯作者: 安藤麻紀子，曽根航平，永井大樹