自発的な液供給機能を有するブリージング現象のメカニズム解明と限界熱流束の向上

本研究では、沸騰浸漬冷却技術による省エネルギー社会への貢献を目的とし、申請者が世界で初めて確認した沸騰時に発生するブリージング現象（自発的な液供給・蒸気排出機能による沸騰冷却促進）のメカニズムを可視化実験とCFDシミュレーションにより明らかにする。次いで、ブリージング現象を完全に制御してそのポテンシャルを最大限に引き出し、学術的および社会的に高い波及効果を得るため、水を作動液とする場合で10 MW/m2、NOVECなどの低沸点冷媒の場合で2 MW/m2の未到の限界熱流束を実証することを目的とする。研究初年度となる令和3年度では、ブリージング現象の詳細メカニズムを解明するため、ポーラス体とグルーブを含む縦断面カットモデルを用いた可視化実験およびCFDシミュレーションを開始した。どちらも本実験を実施するための様々な試験を実施し、現在、双方ともに本試験を開始している。特に可視化実験では、高速度カメラによりポーラス内部の液供給と蒸気排出特性について新たな知見が得られていることに加え、CFDシミュレーションではMARS（Multi-interface Advection and Reconstruction Solver）を用いた解析を実施し、ブリージングに伴う液供給の一端を確認することに成功した。引き続き、可視化実験では得られないブリージング発現時の内部圧力・液体および蒸気速度について詳細に評価している。

本研究では、沸騰浸漬冷却技術による省エネルギー社会への貢献を目的とし、申請者が世界で初めて確認した沸騰時に発生するブリージング現象（自発的な液供給・蒸気排出機能による沸騰冷却促進）のメカニズムを可視化実験とCFDシミュレーションにより明らかにする。次いで、ブリージング現象を完全に制御してそのポテンシャルを最大限に引き出し、学術的および社会的に高い波及効果を得るため、水を作動液とする場合で10 MW/m2、NOVECなどの低沸点冷媒の場合で2 MW/m2の未到の限界熱流束を実証することを目的とする。研究初年度となる令和3年度では、ブリージング現象の詳細メカニズムを解明するため、ポーラス体とグルーブを含む縦断面カットモデルを用いた可視化実験およびCFDシミュレーションを開始した。どちらも本実験を実施するための様々な試験を実施し、現在、双方ともに本試験を開始している。特に可視化実験では、高速度カメラによりポーラス内部の液供給と蒸気排出特性について新たな知見が得られていることに加え、CFDシミュレーションではMARS（Multi-interface Advection and Reconstruction Solver）を用いた解析を実施し、ブリージングに伴う液供給の一端を確認することに成功した。引き続き、可視化実験では得られないブリージング発現時の内部圧力・液体および蒸気速度について詳細に評価している。