权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

温度成層流の乱流構造と熱移動機構の解明

阐明热分层流的湍流结构和传热机制

基本信息

批准号：
04650201
负责人：
菱田公一
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650201/
关键词：
温度成層流管内流乱流混合強制対流浮力乱流熱流束 LDV

项目摘要

大気中に形成される成層気流や高熱負荷を受ける熱機関において、温度の異なる流体が流入した場合に生じる温度成層化現象に関しては、浮力の影響を大局的に見積もる研究が従来から多く、その乱流構造および熱移動現象、特に、成層界面における急な温度勾配に逆らって熱が輸送される逆勾配拡散現象については、詳細な実験データが求められている。本研究では、上層に高温流体、下層に低温流体が流れる安定した成層乱流を対象に、乱流熱伝達を扱う上で最も重要な成層界面近傍における乱流混合問題をとりあげた。流れの系としては水平な管内流および静水中に噴出される高温の噴流を対象とした。速度場の計測にはディジタル画像処理により高速化した相関法を用い、レーザ誘起蛍光法により温度場の計測を行なった。界面の速度・温度変化を二次元的に、かつ時系列測定をすることにより、浮力が乱流の組織的構造に及ぼす影響を明らかにした。作動流体が水の水平管内の温度成層流では、成層の度合いが大きくなるにつれて浮力の影響により運動量輸送が抑制され、温度の混合層厚さは薄くなる。成層度が強い場合には、乱流熱流束が温度の低い方から高い方へ移動する逆勾配拡散現象の存在が確認された。画像処理法によりこれらの現象を解析した結果、剪断流中での渦の運動が浮力により抑制され、高温の流体塊が下方から上方へ運ばれている事がわかった。静止した水の中に噴出された温水噴流に関しては、温度差が大きくなると浮力の影響は著しく、噴流の広がり角は減少する。蛍光発光法による可視化によって、噴流と静止流体間での大規模な渦運動が抑制され、乱流混合の低下により拡散が抑制されている事が明らかになった。以上の結果より、成層流中での乱流混合は組織的な運動を行う渦のスケールでの流体の慣性力とその中での温度差による浮力との相互作用により決定づけられている事が実験的に明らかにされた。

The formation of stratified flow in the middle of the atmosphere, the high thermal load, the thermal mechanism, the temperature difference, the fluid inflow, the temperature stratification phenomenon, the influence of buoyancy, the overall phenomenon of thermal migration, the characteristics, the stratified interface, the rapid temperature matching, the inverse heat transfer, the inverse coupling dispersion phenomenon, the inverse coupling phenomenon, the inverse coupling dispersion phenomenon, the inverse coupling phenomenon, The details are as follows: In this paper, the problem of turbulent mixing near the stratified interface is studied. Flow in horizontal pipes and jet flow in still water The velocity field measurement is based on the high speed correlation method, and the temperature field measurement is based on the high speed correlation method. The velocity and temperature variation of the interface are measured in two dimensions, and the structure and influence of the buoyancy and turbulence are clearly indicated. The temperature of the actuating fluid in the horizontal pipe is laminar, the degree of stratification is large, the influence of buoyancy is small, the movement is small, and the thickness of the mixed layer is small. In cases with strong stratification, the existence of inverse matching and dispersion of turbulent heat flow beams moving from low to high temperatures has been confirmed. Image processing method analysis of phenomena, shear flow vortex motion, buoyancy, high temperature fluid block from the bottom to the top of the transport, things to do. When warm water jets are ejected from still water, the temperature difference is large, the influence of buoyancy is affected, and the width of the jets is reduced. With the visualization of luminescence, it is clear that the large-scale vortex motion between the jet and the stationary fluid is suppressed, and the dispersion is suppressed due to the low turbulence mixing. As a result, turbulent mixing in laminar flow, organized motion, vortices, imaginary forces, temperature differences, buoyancy, and interactions determine the behavior of the fluid.