Coupling Calculation for Radiative and Convective Heat Transfer and Development of Mist Cooling Technology to Prevent Heat Stroke

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本研究では，ウォーターミストによるふく射熱の遮蔽及び流動場の能動的制御の実現を目的とした．ふく射性媒体の非灰色吸収，非等方散乱特性を記述できるふく射伝熱解析コードを用いて，精度検証を行った．灰色非等方散乱性媒体を含んだ系のふく射伝熱解析との比較を行った結果，先行研究と概ね一致した結果が得られ，光線数が800本で精度を担保できることを示した．また，Band数が4 Bandsでも高精度のふく射伝熱解析が可能であることを示した．疑似非等方散乱式を適用した場合，HG位相関数のそれとほぼ同じ温度場とふく射熱伝達を示したため，計算コストを大幅に削減できることを示した．さらに，その結果をもとにウォーターミストが混入した対流-ふく射の複合伝熱解析を行った．ミストの混入が壁近郊での温度の乱流変動を抑制し，ふく射熱伝達の抑制に貢献することを示した．また，ウォーターミストの噴霧実験を行いミスト層の透過スペクトルの測定をした．最後にミスト層のふく射輸送解析を行い，実験結果との比較をして評価を行った．ミストの透過スペクトルの測定実験により，光路体積の増加がふく射熱の遮蔽に寄与する可能を示した．定量評価により，最適化した粒径のミスト層は遮蔽率が非常に高いことを示した．光線追跡法によるふく射要素法の解析結果から，実験結果の有用性を確認した．ウォーターミストを用いた消防装置開発における実用環境下に近い場合のふく射伝熱現象に関する理解が深まった．これらの知見を用いて，可搬自衛噴霧装置や消火ホースなど，消防職員の命を守る技術の開発に貢献できる．