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Clarification of heat transfer mechanismat at operating limit of oscillating heat pipe and construction of prediction model

振荡热管工作极限传热机理的阐明及预测模型的构建

基本信息

批准号：
20K14957
负责人：
岩田直子
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Japan Aerospace EXploration Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-11-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、OHPが動作限界に至るメカニズムの全貌を明らかにし、予測モデルを構築することである。自励振動ヒートパイプ(OHP)の動作限界を引き起こす熱流動機構を明らかにするために、気液挙動が見えるようにガラス等の透明配管で製作したOHPについて、動作限界近傍での温度と圧力、熱輸送量を計測する。同時に高速度カメラで気液の動きや気液界面での現象を観察し動作限界メカニズムの仮説の検証を行う予定である。研究再開後中断までの約半年間に、パイレックスガラス製の7ターンのOHPに作動流体としてR134aを封入し高速度カメラにて可視化実験を行った。OHPは水平状態では動作しなかったが、垂直および傾斜をつけたボトムヒート状態では動作が確認された。熱負荷入力後、蒸発部で沸騰が生じた後に蒸発部の液スラグが凝縮部へと動き始め、OHPの動作が開始した。流れ方向を制御する逆止弁などはOHPに用いていないものの、OHP全体で流れが一方向となる循環流が観察された。熱負荷を上げてもOHP内部は循環するスラグ流のままであった。研究再開後は、さらに熱負荷を上げて動作限界付近での熱流動挙動を可視化する実験を行う予定である。2023年2月にオーストラリア/メルボルンで行われたJoint 21th International Heat Pipe Conference and 15th International Heat Pipe symposiumに参加し、国内外のヒートパイプ研究者とOHPの動作限界について意見交換を行った。（学会での発表は研究中断中の成果）

The purpose of this study is to clarify, predict and construct a complete picture of OHP from motion limits to motion parameters. The operation limit of self-excited vibration pump (OHP) is introduced, the heat flow mechanism is opened, the liquid flow mechanism is opened, the transparent pipe is manufactured, the temperature, force and heat transfer amount are measured near the operation limit of OHP. At the same time, the phenomenon of dynamic and liquid interface of high speed gas is observed, and the behavior limit is determined. After the re-opening of the study, about half a year later, the OHP actuation fluid was sealed and visualized. OHP horizontal state is not active, vertical state is not active, and vertical state is not active. After the heat load is applied, the boiling of the evaporation part starts, the liquid phase of the evaporation part starts, and the operation of the OHP starts. The direction of flow is controlled by the reverse direction of the OHP, and the OHP as a whole is controlled by the reverse direction of the current. The heat load increases and the OHP internal circulation increases. After the study is started, the thermal load is increased, the thermal flow is visualized, and the operation is predetermined. February 2023 Joint 21st International Heat Pipe Conference and 15th International Heat Pipe symposium to participate in the exchange of views between domestic and foreign researchers and OHP action limits (The Society's achievements in research and development)