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

The ultimate state in turbulent heat transfer - mechanism and demonstration

湍流传热的终极状态——机理与演示

基本信息

批准号：
22H01401
负责人：
河原源太
金额：
$ 11.65万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01401/
关键词：
乱流乱流熱伝達究極状態乱流熱輸送

项目摘要

壁面間の熱対流や剪断流における究極状態は，熱伝導に支配されるはずの壁面熱流束が熱伝導率に依存せず格段に大きな値をとる極めて特異な現象であり，半世紀以上にわたりその実現が世界各国で精力的に追及されてきたが，未だに究極状態は実現されていない．そこで，本研究では壁面間の熱対流，剪断流に対して直接数値シミュレーション（DNS）と実験の両面で究極状態達成に取り組んだ．熱対流に関しては，多孔性を付与した壁面間の熱対流乱流での究極状態をDNSおよび実験により追求した．DNSでは，多孔性を有する壁を埋込境界法により数値的に表現し，Boussinesq近似を適用したNavier-Stokes方程式，連続の式，エネルギー方程式を数値積分した．本DNSではオープンソースコードXcompact3dを適用した．実験では，多孔性を実装した金属製水平壁に挟まれた透明アクリル製容器内に満たした水中で熱対流を発生させた．下壁面の側面にシリコーンラバーヒーターを貼付して加熱し，上壁面には低温恒温槽（チラー）から冷却水を供給した．熱対流の温度と速度の計測には，現有の熱電対，感温液晶トレーサー，レーザー流速計および本研究費で購入した粒子画像流速計（PIV）とレーザー誘起蛍光装置を用いた．以上のDNSおよび実験のいずれでも究極状態の実現に成功した．剪断流に関しては，円管乱流に関する実験を実施した．円管流は，多孔性を実装した金属製円管で水流をポンプにより駆動することで発生させた．金属製円管外面にシリコーンラバーヒーターを貼付して加熱し，ポンプを介して低温恒温槽から管内に低温水を供給した後，恒温槽に戻して循環させた．円管の計測部のみ透明アクリル製である．剪断流の温度，圧力，速度の計測には，現有の熱電対，圧力センターおよび本研究費で購入したPIVを使用した．この円管乱流においても究極状態の実現に成功した．

The heat transfer and shear flow between walls are controlled by thermal conductivity, and the heat flux between walls depends on the thermal conductivity of different sections. In this study, the heat transfer flow between the two surfaces, shear flow, direct numerical value (DNS) and the ultimate state of the surface are studied. Heat transfer flow is related to porosity and heat transfer turbulence between walls. DNS is the ultimate state of heat transfer turbulence. DNS is the ultimate state of heat transfer turbulence between walls. Boussinesq approximation is applied to Navier-Stokes equations. This DNS is available in Xcompact3d. In fact, porous metal horizontal walls contain transparent materials, and heat transfer occurs in water. The bottom of the lower wall is heated and the upper wall is supplied with cooling water. The temperature and velocity measurement of thermal current is carried out by using the existing thermo-electric liquid crystal flow meter (PIV). The above DNS status was successfully implemented. The flow of water The porous nature of the pipe flow is very important for the metal pipe flow. The outer surface of the metal tube is heated to a low temperature and the inner surface of the tube is heated to a low temperature and the outer surface of the metal tube is heated to a low temperature. The measurement department of the tube is transparent. The measurement of temperature, pressure and velocity of shear flow is based on existing thermoelectric systems, pressure and velocity measurements, and the cost of this study is estimated to be 100%. The ultimate state of turbulence in the tube was successfully realized.