噴霧状気液二相流の乱流平板境界層内の流動と熱伝達

雾化气液两相流湍流板边界层的流动与传热

• 批准号: 01550189
• 负责人: 前田 昌信
• 金额: $ 1.28万
• 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: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01550189/
• 关键词: 分散二相流; 強制対流伝熱; 乱流境界層; 相変化; 位相法LDV

本研究では、噴霧状気液二相流中に置いた等温平板上乱流境界層内の液滴の流動と熱伝達について実験的研究を行なった。実験では、液滴の二方向速度、及び粒径の同時測定を可能とする位相法レ-ザ・ドップラ流速計を新たに開発し、これを用いた。熱伝達に関しては、熱伝達率測定可能な加熱等温平板を製作、使用した。以上より次の結果を得た。液滴の境界層内速度分布及び変動速度分布は主流方向、主流垂直方向共に壁面温度、気液質量混合比、局所レイノルズ数によらず相似的流動を示す。液滴の局所粒径分布は上流部に比べ下粒部の方が、また壁面に近付くにつれ、小液滴が減少し、分散の大きい分布となる。これは境界層内飛行中の蒸発によるものと考えられ、壁面温度が高い方により顕著にあらわれる。しかし、壁面近傍と主流の差異はさほど大きくは無い。また液滴の速度分布は、本研究の粒径範囲(数μm〜150μm)では、主流方向速度の壁面極近傍において大径滴が加速した分布となるほかは粒径に対する依存性は示されない。液滴を加えたことによる熱伝達向上を示す目安としての単相時と二相時の熱流束差は、壁面温度が高いほど、気液質量混合比が大きいほど大きくなる。また、加熱開始点近くを除き、流れ方向に対し一定の値をとる。以上より、次の知見を得た。噴霧状気液二相流における熱伝達促進は壁面、および壁面近傍の液滴の蒸発によりおこなわれる。また蒸発場への液滴の供給は境界層外縁の乱流混合により主流中からおこなわれるが、液滴の流動は諸条件によらず相似性を示すので壁温による促進量の差はあるものの、混合する液滴量に対して、比例した伝熱促進が見込まれる。

This study is intended to investigate the flow and thermal transfer of droplets in turbulent boundary layers on an isothermal plate in a two-phase spray flow. Simultaneous measurement of droplet velocity and particle size in two directions is possible by phase analysis and flow measurement. Heat transfer rate measurement may be performed by making and using isothermal plates. The above results were obtained. The velocity distribution and dynamic velocity distribution in the boundary layer of droplets are similar to those in the main flow direction, the wall temperature in the vertical direction of the main flow direction, the mass mixing ratio of the liquid, and the local flow rate. The particle size distribution of the droplets is smaller in the upper part than in the lower part, closer to the wall surface, and smaller in the dispersion. There are many things happening during flight in the boundary layer, and the wall temperature is high. The difference between the wall surface and the main flow is not large. The droplet velocity distribution is dependent on the particle size range (several μm ~ 150μm) in this study, and on the acceleration distribution of large-diameter droplets in the vicinity of the wall surface in the main flow direction. The heat flux of the liquid drops increases, the temperature of the wall increases, and the mass mixing ratio of the liquid increases. The heating start point is close to the dividing point, and the flow direction is close to a certain value. The above is the second time to know. The heat transfer of spray liquid two-phase flow promotes the evaporation of liquid droplets near the wall surface. The supply of droplets in the vapor field is characterized by turbulence mixing outside the boundary layer, similarity of droplet flow conditions, difference in promotion amount, mixing, droplet amount, ratio and thermal promotion.

项目成果

松下雄紀: "噴霧状気液二相流中の平板乱流境界層内の流動と熱伝達" 第27回日本伝熱シンポジウム講演論文集.

Yuki Matsushita：“雾化气液两相流中平板湍流边界层中的流动和传热”第 27 届日本传热研讨会论文集。