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Shape measurement and dry-out mechanisms of a falling liquid film on a wall under thermal radiation

热辐射下壁上落液膜的形状测量和干燥机制

基本信息

批准号：
19K04197
负责人：
丹下学
金额：
$ 2.08万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K04197/
关键词：
防災液膜液膜流流体力学伝熱工学建築工学

项目摘要

本研究は，建築物の延焼防止手法壁面への散水システムの最適化を背景に，壁面上の流下液膜による建築部材の受熱低減効果を定量化するために，輻射加熱壁面上の流下液膜を対象として，液膜形状・液膜内速度分布が乾き面発生に与える影響を解明することを目的としている．今年度は，流下液膜性状（液膜厚さ分布・液膜内速度分布）の光学的な方法による非接触・非定常な計測手法を確立するために，非点収差PTVという手法をを用いて，水膜に懸濁したトレーサ粒子の三次元位置を捕らえることで，水膜厚さ方向の速度分布や液膜厚さを求めることを狙った．トレーサ粒子を微動装置で移動させ，移動量と粒子像のアスペクト比が関連していることを明らかにした．また，加熱条件下における液膜性状と乾き面発生との関係を明らかにするために，加熱装置を設計・製作した．火災を模擬するために，水膜の流れる壁面を熱伝導で加熱するのではなく，赤外線ヒータおよび反射笠を複数用いて輻射熱で水膜を加熱した．加熱量は赤外線ヒータの消費電力の傾向と整合性を持ち，加熱装置として十分に機能することを確認した．加熱に伴って流下液膜の表面張力に温度依存性があることに由来する流動不安定が発生することが予想されたが，既往研究で不安定となる加熱量でも明確な不安定性は確認できなかった．加熱方式の違いによるものか，計測精度が十分でなく検出できていないのか，について，2023年度に確認していく．

In this study, the aim is to quantify the effect of thermal degradation of building materials due to the downflow liquid film on the wall surface, and to clarify the effect of the downflow liquid film on the radiation heating wall surface on the development of the dry surface. This year, the optical method for determining the characteristics of the downflow liquid film (liquid film thickness distribution and velocity distribution in the liquid film) is non-contact and non-steady measurement methods. The non-point difference PTV method is used to determine the three-dimensional position of the suspended particles in the water film, the velocity distribution in the direction of the water film thickness and the thickness of the liquid film. The amount of movement of the particle is related to the size of the particle image. The relationship between the properties of the liquid film and the surface development under heating conditions is clear. Fire simulation, water film flow, heat conduction, infrared radiation, heat transfer The tendency of infrared heating to consume electric power is consistent with that of heating devices. The temperature dependence of the surface tension of the liquid film under heating is due to the instability of the flow. The heating method is in violation of the law, the measurement accuracy is very high, the detection is very high, and the year 2023 is confirmed.