強制流による量子化渦除去効果を利用した超流動ヘリウムの伝熱促進

利用强制流动的量化涡去除效应增强超流氦中的传热

• 批准号: 15656215
• 负责人: 村上 正秀
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656215/
• 关键词: 超流動液体ヘリウム; 数値解析; 2流体方程式; Winenの過密度方程式; 強制対流伝熱; 第2音波熱パルス; Gorter-Mellink伝熱; Vinenの渦密度方程式; 超流動ヘリウム; 高密度量子化渦; 熱パルス; 量子化渦干渉; バイネンの渦密度発展方程式

本年度の研究計画は滞りなく実行できた。1.課題のこれまでの取り組みで、流入するHe II流れの古典的乱流運動によってもたらされる低密度の初期渦から急速に発展する高密度量子化渦が、流れの上流側に伝播する第2音波熱パルスの過大な減衰の原因であることが示唆されてきたので、その数値計算による検証を続けた。そのため、本研究グループにより既開発の、超流動2流体方程式+Vinenの渦密度発展方程式から成る数値シミュレーション用コードを本テーマの解析用に改良を加えて使用し、乱流運動によってもたらされる初期渦の及ぼす効果が成功裡に数値実験的により検証された。2.超流動乱流状態下での準定常的拡散状伝熱現象(Gorter-Mellink伝熱)に及ぼす強制流の量子化渦の吹き拭い効果の帰結としての伝熱促進効果について、数値実験的検証を行った。伝熱促進効果の観点では、ヒーター部の最高温度が強制流流速の関数としてどの程度減殺されるかが評価された。併せて、ヒーター部に堆積する高密度量子化渦の影響として形成される高温領域となる温度境界層の振る舞いについても詳しく調べられ、その伝熱促進効果が評価された。3.強制流が高密度量子化渦に及ぼす効果を間接的に見積るため、He II中に大きな流体運動を誘起させることが知られているノイジー膜沸騰現象について実験的に調べた。その大規模不安定現象によって誘起される周囲He IIの大規模流体運動の及ぼす高密度渦層への効果について、特に両者間の増長に関わるフィードバックメカニズムの同定作業が進捗を見せ、この種の大規模不安定現象の解析にこのフィードバックメカニズムが重要な働きをなしていることが確認された。

This year's research plan has been delayed. 1. The classical turbulent motion of He II flow in this field is characterized by the rapid development of low-density initial vortices, the rapid development of high-density quantized vortices, and the excessive attenuation of the second sonic heat wave in the upstream side of He II flow. In this study, the development of the superfluid equation +Vinen's vortex density development equation was studied. The numerical value of the equation was improved by using the turbulent motion equation to improve the initial vortex and the numerical value of the equation. 2. The quasi-steady Gorter-Mellink heat transfer phenomenon and the model of heat transfer promotion effect of quantized vortices in forced flow under superflow turbulence are studied. The maximum temperature of the heat promoting effect and the relationship between the stress flow velocity and the degree of reduction are evaluated. The influence of high density quantized vortices on the formation of high temperature regions and temperature boundary layers is evaluated in detail. 3. Stress flow is induced by high density quantized eddy current and effect of heat transfer. The effects of large-scale fluid motion induced by large-scale instabilities and high-density vortices on the growth of large-scale fluid motion induced by large-scale instabilities are discussed.

项目成果

M.Yanase, M.Murakami: "Numerical Study of the Effect of Forced Flow on He II Heat Transfer under the Influence of High Density Quantized Vortices"Advances in Cryogenic Engineering. 48A(未定). (2004)

M.Yanase、M.Murakami：“高密度量子化涡流影响下强制流对 He II 传热影响的数值研究”《低温工程进展》48A（待定）。

Study of Heat Transfer Coefficients of Film Boiling Modes in Subcooled He II

过冷氦气中膜沸腾模式的传热系数研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: Advances in Cryogenic Engineering, 51A(掲載可)
• 作者: Kawakami;K.;S.Takada et al.
• 通讯作者: S.Takada et al.

CFD approach to thermal pulse propagation and heat transfer in forced flow field of He II

He II 强制流场中热脉冲传播和传热的 CFD 方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.20th International Cryogenic Engineering Conference (掲載決定済み)
• 作者: Kawakami;K.;S.Takada et al.;高田卓 他;Masataka Yanase
• 通讯作者: Masataka Yanase

He II中における沸騰熱伝達率の膜沸騰モード依存性

He II 中沸腾传热系数的薄膜沸腾模式依赖性

• 发表时间: 2006
• 期刊: 低温工学 (未定)(掲載可)
• 作者: Kawakami;K.;S.Takada et al.;高田卓 他
• 通讯作者: 高田卓 他