二相自励振動型熱輸送管に関する数値解析

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二相自励振動式熱輸送管(SEMOS-HPと略記)は、構造が単純で細径化やフレキシブル化の可能性があり、新しい熱輸送デバイスとして期待されており、最近実験的研究が進められているが、その振動流励起メカニズムの把握や各種パラメータ(液体封入率、加熱・冷却部温度差、管径、加熱部・冷却部・断熱部長さ、ターン数、姿勢など)の影響を表現できるモデルの構築が進んでおらず、このため実用に供する設計指針が得られていない。そこで、本研究では、SEMOS-HPに関し、以下を目的とする。1 実験的研究すらほとんど報告されていない限界熱輸送量について、実験データを集積する。2 パラメータの影響を表現できる数値計算モデルを開発する。3 数値計算結果を基に、振動流励起メカニズムをモデル化する。4 熱輸送限界の発生モデルを構築する。最近・米・独でもSEMOS-HPについて研究が開始されたので、まず関連する文献情報をまとめ、現状での知見を批判的に再整理する。研究目的1について、従来の実験装置は熱容量が大きく定常状態になる時間が長かったことを勘案し、熱容量の小さな実験装置(細線ヒーター加熱型)を設計・試作し、管内径(1.5、1.2、0.9mm)、加熱冷却部温度差および液体封入率をパラメータとし、作動流体をR141bとして熱輸送限界を測定し、実験データを集積し、研究目的4の基礎データとする。研究目的2について、汎用ソフトCFX(研究室所有)を用いて、研究室が所有している流動様相可視化結果や熱輸送特性を再現できる数値計算モデルを準備する。申請したワークステーションは、この数値計算に使用する。主な課題は、SEMOS-HPを構成する閉ループに関する格子生成法である。