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。

这项研究的目的是进一步发展和加深第一年进行的研究，以阐明使用止回阀使用止回阀阐明自激发振动型热管（OHP）所需的条件，以阐明改善热运输性能所需的条件。首先，为了验证研究中使用的OHP数值分析模型的有效性，使用具有测量流阻力特征的校验阀进行了操作特征测试，并将其与数值分析模型的预测结果相比。结果，OHP蒸发部分的预测温度与OHP可以运行的整个热负载范围内的2,3°C相吻合，这清楚地表明了该数值分析模型的有效性。此外，在第一年，分析条件在研究中关于校准阀的反向/正流电阻系数与OHP热电阻的比率之间的相关性有限，因此使用数值分析研究了条件变化的影响。结果，它并没有影响结论，即使用止回阀最大化OHP性能效应所需的限性阈值为50，但是已经发现，不仅必须为肢体，还必须满足某些条件，而且还必须针对前向/反向流动阻力系数本身。该研究的结果确定了“二极管：50或更多”，“正向流动阻力系数：100或更少”和“反向流阻力系数：100或更多”是理想的条件。为了达到高稳态的热传输性能，需要一种流动模式，其中长液体在转弯时循环是可取的，为此，向前流动阻力系数必须低于上述阈值的值。另一方面，据透露，如果逆流电阻系数不是高于一定级别的大值，则该启动将需要很长时间。

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