液体金属を用いた2成分系衝突噴流による高温面熱伝達の研究

(1)水素二相衝突噴流の局所乱れ構造に関する測定と考察壁境界を有する二相噴流系では、噴流ノズル先端に接続され、壁境界を形成するノズル・プレ-トの喉元部での局所乱れ構造が系全体の熱伝達特性に大きく係っていることから、その乱れエネルギ-スペクトルを解析し、伝熱性能の向上に寄与できる乱れ渦のサイズについて考察した。その結果、気泡導入に伴ってエネルギ-輸送に寄与する低周波の乱れ成分が選択的に高周波方向に拡大し、数10〜100Hz程度の乱れ成分の増加が噴流系全体の伝熱特性の向上に大きく貢献することを明らかにした。(2)液体金属NaK-アルゴンガス2成分二相噴流系における伝熱実験既設のNaK-ガス二相流伝熱・流動実験装置に、その娘ル-プとして、新たに噴流実験用測定ル-プを設けた。流れの可視観察を先ず行い、液体金属系噴流の流れ形成機構について考察した。結果は水系の場合と大きく異なり、伝熱特性へのフィ-ドバックが予想された。熱伝達特性の測定結果は、予想と期待に反し、自由噴流では気泡導入による乱れ促進は余り伝熱促進に貢献せず、温度境界層内に存在する気泡による実効的熱伝率の低下が支配要因となり、伝熱は劣化した。壁境界を有する場合は乱れ促進と実効的熱伝導率の低下による効果が互いに相殺し、結果的には、単相、二相による相異は殆んど見られなかった。液体金属のようにプラントル数の小さな流体では、温度境界層が厚くなるため、二相流や壁境界を設けて伝熱促進を図るには、温度境界層厚さを考慮した相似則に基づいた噴流形状を決定する必要性が結論された。

(1)水素二相衝突噴流の局所乱れ構造に関する測定と考察壁境界を有する二相噴流系では、噴流ノズル先端に接続され、壁境界を形成するノズル・プレ-トの喉元部での局所乱れ構造が系全体の熱伝達特性に大きく係っていることから、その乱れエネルギ-スペクトルを解析し、伝熱性能の向上に寄与できる乱れ渦のサイズについて考察した。その結果、気泡導入に伴ってエネルギ-輸送に寄与する低周波の乱れ成分が選択的に高周波方向に拡大し、数10〜100Hz程度の乱れ成分の増加が噴流系全体の伝熱特性の向上に大きく貢献することを明らかにした。(2)液体金属NaK-アルゴンガス2成分二相噴流系における伝熱実験既設のNaK-ガス二相流伝熱・流動実験装置に、その娘ル-プとして、新たに噴流実験用測定ル-プを設けた。流れの可視観察を先ず行い、液体金属系噴流の流れ形成機構について考察した。結果は水系の場合と大きく異なり、伝熱特性へのフィ-ドバックが予想された。熱伝達特性の測定結果は、予想と期待に反し、自由噴流では気泡導入による乱れ促進は余り伝熱促進に貢献せず、温度境界層内に存在する気泡による実効的熱伝率の低下が支配要因となり、伝熱は劣化した。壁境界を有する場合は乱れ促進と実効的熱伝導率の低下による効果が互いに相殺し、結果的には、単相、二相による相異は殆んど見られなかった。液体金属のようにプラントル数の小さな流体では、温度境界層が厚くなるため、二相流や壁境界を設けて伝熱促進を図るには、温度境界層厚さを考慮した相似則に基づいた噴流形状を決定する必要性が結論された。