Experimental and Numerical Research on Heat Transfer and Phase Change Enhanced by Sloshing

晃动强化传热与相变的实验与数值研究

• 批准号: 19760560
• 负责人: HIMENO Takehiro
• 金额: $ 2.36万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19760560/
• 关键词: 航空宇宙流体; 推進; 液体ロケット; 相変化; スロッシング; 自由表面流; 微小重力; 数値流体力学; ロケット; 伝熱; 表面張力

本研究では、流体管理技術の確立へ向け、主として宇宙機の推進薬タンク内部の自由表面流を対象とし、その熱流動特性を実験と数値解析の両面から詳しく調べた。加速度振幅を様々に変えた実験を通じ、密閉容器内部における液体揺動(スロッシング)の規模と圧力変動の相関を定量的に整理した。その結果、スワールモードや砕波などの非線形的な液体揺動の出現と容器内圧力変化に強い相関が確認され、容器内の気相への熱伝達が著しく促進されることが確認された。また、関連する流体機器の設計に不可欠な基盤技術として、自由表面流の数値解析手法(CIP-LSM)を高度化し、気液界面での物理量不連続を1 計算格子以内で捕捉するとともに、気相側の状態方程式を考慮しつつ温度場の解析を可能にする界面熱伝達モデルおよび相変化モデルを考案した。

In this study, fluid management technology is used to improve the performance of free surface flow and the dynamic characteristics of free surface flow. The amplitude of acceleration, the amplitude of acceleration, the amplitude of acceleration, The results of the experiment show that the pressure in the container is enhanced and the phase in the container is effective in order to improve the performance of the system. In the design of fluid machines, it is necessary to improve the performance of basic technology, free surface flow analysis (CIP-LSM), liquid interface analysis of physical parameters, temperature field analysis, and so on.

项目成果

Numerical Analysis of Sloshing and Wave Breaking in a Vessel by CIP-LSM

利用 CIP-LSM 对船舶晃动和破浪进行数值分析

• 发表时间: 2007
• 作者: T. Himeno;T. Watanabe
• 通讯作者: T. Watanabe

姫野武洋, 優秀講演表彰, 日本機械学会第21回計算力学講演会, 2009年3月(贈賞)

Takehiro Himeno，日本机械工程学会第 21 届计算力学讲座优秀演讲奖，2009 年 3 月（获奖）

様々な加速度環境における自由表面流の数値解析

各种加速环境下自由表面流的数值分析

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本応用数理学会誌 "応用数理" Vol.18, No.1
• 作者: 山田和彦;秋田大輔;安部隆士;鈴木宏二郎;今村宰;林光一;山田 和彦;姫野武洋
• 通讯作者: 姫野武洋

濡れ性に駆動される液体の数値解析

润湿性驱动液体的数值分析

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Himeno;Y. Umemura;T. Watanabe and H. Aoki;Hiroshi Katsurayama;清水和弥;姫野武洋
• 通讯作者: 姫野武洋

CIP-LSM 法を用いた自由表面流解析の非構造格子系への拡張

使用 CIP-LSM 方法将自由表面流分析扩展到非结构化网格系统

• 发表时间: 2008
• 作者: 小野智之;宮本康治;姫野武洋
• 通讯作者: 姫野武洋