パラメータ範囲の拡張及び臨界 Re 数の検証

表3.4.1 解析流路形状（凸部高さ1.2mm）

Case No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

凹部深さ mm 2.4 2.4 2.4 2.4 1.2 1.6 2.0 2.4 2.4 2.4 凸部高さ mm 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 凹部幅 mm 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 凹凸ピッチ mm 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 12.0 14.0 18.0

凹凸数 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

テーパ角度 deg 10.0 15.0 20.0 25.0 10.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0

表3.4.2 解析流路形状（凸部高さ3.2mm）

Case No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

凹部深さ mm 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 1.6 2.4 4.0 4.8 3.2 3.2 3.2 3.2 凸部高さ mm 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 凹部幅 mm 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 6.0 10.0 12.0 14.0 凹凸ピッチ mm 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 14.0 18.0 20.0 22.0

凹凸数 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

テーパ角度 deg 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0

図3.4.1～図3.4.3に凸部高さ1.2mmの場合のjファクター，fファクターの解析結果を示 す．また図3.4.4～図3.4.6に凸部高さ3.2mmの場合のjファクターfファクターの解析結果 を示す．なお各図中の破線は，足立らの式から計算される臨界 Re 数の位置を示している．

凸部高さ1.2mm の場合の結果をみると，凹凸部テーパ角度，凹部深さ，凹凸ピッチは臨界

Re数に対してほとんど影響しておらず，足立らの式から予測される臨界Re数の値ともほぼ 一致していることが分る．一方で，凸部高さ3.2mmの場合には，凹部深さは臨界Re数に対 してほとんど影響していないが，凹凸部テーパ角度や凹部幅によって臨界Re数が変化して おり，凹凸部テーパ角度，凹部幅ともに値が大きくなるほど，臨界Re数は低下しているこ とが分る．また，足立らの式から予測される臨界Re数と比較すると，臨界Re数はかなり

力損失が大きく変化するため，その予測方法の確立は今後の課題である．

また，3.3.2節で示した解析結果と比較すると，図3.3.9～図3.3.11では，凸部高さが低い ほど，凸部高さ以外のパラメータの影響が相対的に大きくなる傾向であるが，本節で示し た流路においては，凸部高さが3.2mmの場合において，他のパラメータの影響が大きくな っていることが確認できる．本節で解析を行った流路は，テーパ角度を特に大きく変化さ せており，その影響が現れていると考えられる．つまり，凸部高さが高く，テーパ角度が 大きいほど縮流部における流れの様相が大きく変化すると考えられる．従って，次節で示 す相関式においては，このような流れの変化を表す説明変数が必要となると考えられる．

0.001 0.010 0.100 1.000

10 100 1000 10000

Re

j factor

α=10deg α=15deg α=20deg α=25deg 平行平板

(a) j factor

0.01 0.10 1.00

10 100 1000 10000

Re

f factor

α=10deg α=15deg α=20deg α=25deg 平行平板

(b) f factor 図3.4.1 凹凸部角度と臨界Re数の関係（凸部高さ1.2mm）

0.001 0.010 0.100 1.000

10 100 1000 10000

Re

j factor

al=1.2mm al=1.6mm al=2.0mm al=2.4mm 平行平板

(a) j factor

0.01 0.10 1.00

10 100 1000 10000

Re

f factor

al=1.2mm al=1.6mm al=2.0mm al=2.4mm 平行平板

(b) f factor 図3.4.2 凹部深さと臨界Re数の関係（凸部高さ1.2mm）

0.001 0.010 0.100 1.000

10 100 1000 10000

Re

j factor

L=12mm L=14mm L=16mm L=18mm 平行平板

(a) j factor

0.01 0.10 1.00

10 100 1000 10000

Re

f factor

L=12mm L=14mm L=16mm L=18mm 平行平板

(b) f factor 図3.4.3 凹凸ピッチと臨界Re数の関係（凸部高さ1.2mm）

0.001 0.010 0.100 1.000

10 100 1000 10000

Re

j factor

α=20deg α=25deg α=30deg α=35deg

α=40deg 平行平板

(a) j factor

0.01 0.10 1.00 10.00

10 100 1000 10000

Re

f factor

α=20deg α=25deg α=30deg α=35deg

α=40deg 平行平板

(b) f factor 図3.4.4 凹凸部角度と臨界Re数の関係（凸部高さ3.2mm）

0.001 0.010 0.100 1.000

10 100 1000 10000

Re

j factor

al=1.6mm al=2.4mm al=3.2mm al=4.0mm al=4.8mm 平行平板

(a) j factor

0.01 0.10 1.00 10.00

10 100 1000 10000

Re

f factor

al=1.6mm al=2.4mm al=3.2mm al=4.0mm al=4.8mm 平行平板

(b) f factor 図3.4.5 凹部深さと臨界Re数の関係（凸部高さ3.2mm）

0.001 0.010 0.100 1.000

10 100 1000 10000

Re

j factor

l=8mm l=10mm l=12mm l=14mm

l=16mm 平行平板

(a) j factor

0.01 0.10 1.00 10.00

10 100 1000 10000

Re

f factor

l=8mm l=10mm l=12mm l=14mm

l=16mm 平行平板

(b) f factor 図3.4.6 凹部長さと臨界Re数の関係（凸部高さ3.2mm）