大規模複雑系におけるふく射伝熱現象に関する研究

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本研究は、ナノ・メガスケールの複雑系におけるふく射伝熱現象を解明し、数値シミュレーション技術および計測技術を確立していくことを目的とする。近年、都市・地球温暖化問題の解明や燃焼器の極限環境下に耐え得る設計などにおいて、ふく射伝熱の重要性が日増しに高まっている。しかしながら、これらの複雑系におけるふく射伝熱現象には未解明な問題が多く残っており、数値シミュレーション技術や計測技術もいまだ確立されているとは言い難い。そこで本研究では、ふく射計算コード「離散方位ふく射要素法DOREM」を提案した。本計算法は、従来のふく射要素法と比較して、高精度に解析することが可能なだけでなく、約80倍の計算速度かつ、記憶容量を最大で約1/800カットすることが可能となった。したがって、本手法を用いることにより、大規模な系に対して、熱対流や乱流燃焼などとカップリングすることも可能となり、本研究ではふく射計算アルゴリズムの開発に加え、その応用研究として高温場における乱流現象を精度良く予測可能なLarge Eddy Simulationと組み合わせることによって、乱流場におけるふく射伝熱の重要性についての知見を得ることが出来た。また本手法は、ナノ領域での熱伝導計算にも有効であり、ナノ構造を持った薄膜内における熱輸送現象の解明にも繋がった。一方、DOREMに関する研究によって得られる知見をふく射計測技術へ応用するとともに、ふく射を制御するための研究を遂行し、有用な知見を得ることが出来た。