第11回国際伝熱会議報告とセッションレビュー

第11回

国 際伝 熱

第11回

国 際伝 熱 会 議 報 告 とセ ッシ ョン レビ ュ ー

Reports on The Eleventh International Heat Transfer Conference and Session Reviews

第37期 編 集 出 版 部 会 Editorial Board 伝 熱 研 究 者 の 世 界 的 な 祭 り と も 言 うべ き 国 際 伝 熱 会 議 が,8月23日 か ら28日 ま で 大 韓 民 国 慶 州 市 (Kyongju)で 開 催 さ れ た.今 回 で11回 を数 え る.慶 州 が 新 羅 の 都 で あ っ た こ と は 紹 介 す る ま で も あ る ま い.会 場 のKyongiu Hilton Hotelは,慶 州 市 郊 外 の リ ゾ ー ト地 の 人 造 湖 の 畔 に あ っ た.会 期 中 好 天 が 続 い た こ と は,特 に 会 場 以 外 の ホ テ ル に 宿 泊 し た 参 加 者 に と っ て は 幸 運 で あ り,主 催 者 側 も 天 に 感 謝 し た こ とで あ ろ う. さ て,伝 熱 研 究 会 の 頃 か らの 慣 例 に従 っ て'国 際 伝 熱 会 議 の 報 告 と セ ッ シ ョ ン レ ビ ュ ー を今 回 も掲 載 す る こ と に し た.日 本 か ら は100編 近 い 論 文 が 提 出 さ れ,140人 以 上 が 参 加 し た とは い え,関 与 し な い 学 会 員 は 多 い.ま た,他 人 の 見 解 や 評 価 を 知 る こ と は 参 加 者 に と っ て も 有 益 で あ ろ う. 会 議 の 組 織 運 営 に 携 わ っ た 平 田 賢'藤 田 恭 伸 両 先 生 に 総 括 的 な 報 告 を お 願 い し'セ ッ シ ョ ン の レ ビ ュ ー は 編 集 委 員 会 で 候 補 者 を 挙 げ て ほ と ん ど押 し 付 け に 近 い 形 で 依 頼 し た.会 議 に 参 加 予 定 の 編 集 出 版 部 会 委 員 は,立 場 上 義 務 で あ る と して,レ ビ ュ ア に 加 え た.全 般 に セ ッ シ ョ ン 当 た りの 論 文 数 が 多 く, 最 多 で45編 あ る.し か し,1レ ビ ュ ー に 許 さ れ る 紙 数 は 少 な い.そ の た め,レ ビ ュ ア に は 研 究 の 動 向 や 価 値 あ る,あ る い は 興 味 あ る 論 文 を 選 択 的 に 紹 介 し て くだ さ る よ う お 願 い し た.ご 多 忙 中,短 期 間 内 に 執 筆 して くだ さ っ た こ と に 感 謝 す る. 議 事 録 に つ い て以 下 に少 し説 明 して お く.先 ず, 正式 な名称 は

Heat Transfer 1998, Proceedings of The Eleventh Inter

national Heat Transfer Conference, Kyongju, Korea

で あ り,Taylor & Francis社 か ら 出 版 さ れ て い る.議 事 録 は7巻 か ら 成 り,VolumelにKeynote Lectures

が 集 め ら れ て い る.ま た,以 下 に 示 す よ う に,以 後 の 巻 に 論 文 が セ ッ シ ョ ン ご と に ま とめ て 収 め ら れ て い る:

Volume 2

Two-Phase Flow with and without Phase Change

Flow Boiling

Pool Boiling Volume 3

Internal Forced Convection External Forced Convection Mixed Convection

Natural Convection Volume 4

Measurement Techniques

Numerical Techniques and Modeling

Particulates, Porous Media and Special Applications Volume 5

Applied Heat Transfer

Heat Transfer Augmentation Impinging Jet Heat Transfer. Volume 6

Heat Transfer in Nuclear and Conventional Heat and Power Generation Systems

Heat Exchangers

Condensation and Direct Contact Gas/Liquid Heat

Transfer

Gas Turbine Heat Transfer

Volume 7

Conduction and Thermophysical Properties Freezing, Melting and Solidification Radiation and Combustion

―3―

Applied Heat Transfer セ ッ シ ョ ン

第11回 国際伝熱

Applied Heat Transfer セ ッ シ ョ ン

Applied Heat Transfer Session

石 塚 勝(東 芝)

Masaru ISHIZUKA (Toshiba Corporation)

1.  ま え が き 当 初 、ApPliedHeatTransferセ ッ シ ョ ン は4 7件 の 発 表 予 定 で あ っ た が 、 実 際 は40件(日 本 か ら8件)の 発 表 で あ っ た 。 い ず れ に して も、 最 大 の セ ッ シ ョ ン で あ っ た 。 内 訳 は 、8月24日 午 前 に1 3件 、26日 午 後 に15件 、 そ して27日 午 後 に1 2件 で あ る 。 と こ ろ が 、 筆 者 は 仕 事 の 都 合 で27日 の 朝 帰 路 に つ い た の で 、 最 後 の セ ッ シ ョ ン は 、 聴 講 で き な か っ た 。ま た24日 と26日 も 自 分 に 関 係 した 発 表 が あ り 、他 の 方 の 貴 重 な 発 表 を じ っ く り聞 くチ ャ ン ス に 恵 ま れ な か っ た 。 こ の よ う な こ と か ら 、 本 稿 は 会 場 で の わ ず か な や り取 り と プ ロ シ ー デ ィ ン グ を 参 考 に 記 述 し て い る こ と を あ ら か じめ 申 し 述 べ る 。 2.  発 表 傾 向 本 セ ッ シ ョ ン に は 、興 味 あ る 発 表 を 多 く含 ん で い る も の の 、他 の セ ッ シ ョ ン に 入 ら な い も の が ま わ さ れ て き た 感 の 論 文 もあ り、雑 多 な セ ッ シ ョ ン と い う 印 象 は ぬ ぐ え な い 。 分 野 を か な り 大 雑 把 に 分 類 す る と 、左 下 表 の よ う に な る が 、 生 産 ・加 工 応 用 、CVD関 連 、 プ ラ ン ト 設 計(基 礎 研 究 も 含 め て)が 上位 を し め た 。 特 に 、 レ ー ザ ー を 応 用 し た 加 工 技 術 とCVD容 器 の 最 適 設 計 に 関 す る も の が 目 に 付 い た 。 番 号 は 、 プ ロ グ ラ ム に 整 理 掲 載 さ れ た ポ ス タ ー セ ッ シ ョ ン 用 の 番 号 でAH(Applied Heatの 頭 文 字)を 頭 に つ け て 番 号 が 付 け ら れ て い る, 3.  ポ ス タ ー 内 容 多 数 の ポ ス タ ー の た め 、前 表 左 の 分 類 番 号 ご と に 独 断 と偏 見 で 論 文 を 選 ん で コ メ ン トさ せ て も ら う 。 分 類1:筑 波 大 学 の 石 黒 ら は 、 工 業 分 野 か ら 医 療 分 野 ま で 多 方 面 で 応 用 が 期 待 さ れ る エ キ シ マ レ ー ザ ー に よ る 高 分 子 材 料 の ア ブ レ ー シ ョ ン に 関 す る 研 究 を 行 な っ て い る が 、 そ の … 環 で 、 レ ー ザ ー の 投 射 角 度 と ア ブ レ ー シ ョ ン 特 性 と の 関 係 を あ き ら か に して い る 。 基 礎 か ら応 用 研 究 へ と発 展 す る 気 配 が あ る 。 ま た 、 ポ ー ラ ン ド の ワ ル シ ャ ワ 大 学 の Kozlowskiら が 、極 短 レ ー ザ ー パ ル ス に よ る 熱 輸 送 の 量 子 限 界 な る 発 表 を して い た が 、 浅 薄 な 知 識 の 筆 者 に は 、 エ ネ ル ギ ー 方 程 式 は と も か くPlanck. Einsteinの 関 係 式 ま で で て き て 、煙 に 捲 か れ る よ う な 説 明 を 聞 い て も 、 チ ン プ ン カ ン プ ン で あ っ た 。 要 は 、 コ ー シ ー の 境 界 条 件 の 量 子 熱 輸 送 式 の 基 本 解 を 解 析 で も と め て い る が 、一 見4頁 で 簡 潔 に ま と ま っ て は い る も の の 、 式 の 検 証 や 、 考 察 、 結 論 な ど の 項 目 が 無 い た め 、論 文 の 構 成 と い う点 で は 疑 問 が あ る 。 そ れ と も 小 生 が 官 僚 的 に 染 ま っ て い る の か?そ れ に 比 べ 、 地 味 で は あ る が 、 フ ラ ン スISITEMの Goizetら が 、高 温 鍛 造 時 で の 仕 事 片 と ダ イ と の 界 面 の 境 界 条 件 の 研 究 で 、接 触 熱 抵 抗 の 焦 点 を あ て 、 詳 しい 実 験 を し、 不 確 か さ 解 析 ま で 詳 細 に 行 な っ て い た が 、 研 究 の あ り方 と して 勉 強 に な っ た 。 シ ドニ ー 工 科 大 学 のHuynhら は 、 円 形 ギ ャ ッ プ か ら の 粘 性 の 大 き い 非 ニ ュ ー ト ン流 体 を 押 出 し た 時 の 押 出 物 の 膨 張 に 対 す る 壁 温 度 の 影 響 を 数 値 的 に 解 析 し て

い た 。 確 か に 、 興 味 あ る 知 見 を 得 て い る が 、 ど う し て も解 析 結 果 だ け だ と 「ほ ん と に そ う か な あ?」 と い う疑 問 が わ い て し ま う 。 分 類2:CVD関 連 で は 、 た とえ ば 、Sandia国 立 大学 のHoufら が 、 低 圧CVDの バ ッチ 式 反 応 容 器 の 最適 化 の た め の数 値 計 算 を発 表 して い た 。い ず れ も境 界 条 件 で 工 夫 とい うか苦 労 して い る状 況 だ。通 常 、容 器 の壁 温 度 を放 射 交換 で 計 算 す る か 、前 も っ て 、流 熱 体 計 算 で も とめ て お くか だが 、彼 は 放 射 交 換 で計 算 しな い 方法 を提 案 して い た 。 分類3:名 工 大 の 長 野 らは 、溶 融 ポ リマ ー をニ ップ ロー ラー で 押 出 し形 成 す る フ ィル ム 生 産 過 程 で の 、 管 状 に 吹 き 出 す 冷 却 用 空 気 の 挙 動 と熱 伝 達 を乱 流 モ デ ル を使 っ て解 析 して い た 。乱 流 モ デ ル もそ の 応 用 が あ る程 度 限 られ て い る と感 じて い た が 、 「多 方 面 に ひ ろが っ て い る な あ」 とい う印 象 を得 た 。 カ リ フ ォル ニ ア大 学 のRohloffら の 海 水 か ら塩 分 を取 り 除 く プ ラ ン トで の フ ル ー ト管 の 熱 伝 達 率 の 実 験 評 価 で 、彼 ら も、実 験 の 不 確 か さ解 析 を詳 し くす る こ とで 、実 験 結 果 自体 の 意 味 を もたせ て い た が 、見 習 うべ き と感 じた 。山 口大 学 の 宮 本 らは 、石 炭 の 燃 焼 装 置 等 で 使 わ れ る 流 動 層 内 の 水 平 円 管 ま わ りの 熱 伝 達 特 性 に対 す る 分 子 内 部 力 の 影 響 を 実 験 的 に 調 べ 、 多 くの 知 見 を得 て い た。粘 着 性 の分 子 が 固 ま り を造 る と流 動 層 の 動 作 を妨 げ るの で 、これ らの 研 究 は発 展 す る こ と を期 待 す る。 分 類4:久 野 ら は 、発 熱 の 問題 が厳 しい ポ ー タ ブ ル PCの 熱 解 析 を紹 介 して い た 。熱 伝 導解 析 を も とに 、 境 界 条 件 と して 、 自然 対 流 の場 合 と流 体 節 点 を使 っ た強 制 対 流 の 場 合 とで 、測 定 温 度 と16%以 内 で … 致 す る解 析 結 果 を 出 して い た 。 また 、石 塚 らは 、 半 導体 パ ッケ ー ジの 熱 解 析 モ デ ル を提 案 した が 、 「伝 熱 も、 とか く力 つ くで 数 値 計 算 を行 な う風 潮 が み う け られ る が 、現 象 さ え見 極 め れ ば 、モ デ ル化 の工 夫 で 少 ない 労 力 で 計 算 で きる こ とが 可能 で あ る 」こ と を強 調 した か っ た もの で あ る。 も っ と も、 こ れ は あ る 意味 で は欠 点 で あ る。モ デ ル化 をす る に は か な り の 知 識 と経 験 が 必 要 だ か らで あ る。 分類5:米 国 空 軍 研 究 所 のPrattら が 、熱 輸 送 装 置 開 発 の た め 、垂 直 な毛 細 管 に揮 発 性 の 液 体 を 入 れ て 、 加 熱 させ 、蒸 発 した メニ ス カ スへ の 熱 毛 細 管 力 の 影 響 を報 告 して い た が 、テ ーマ 的 に は新 規 性 が あ る と 思 わ れ な いが 、空 軍 で研 究 してい る意 味 を 考 え る と、 当方 が 理 解 で き ない 魅 力 が あ る か も しれ ない 。 分 類6:英 国 サ ン ダ ー ラ ン ド大 学 のMaierら は 、内 燃 エ ン ジ ン の 弁 と ポ ー トの ま わ りの 熱 伝 達 を 測 定 す る の に 、 過 渡 液 晶 技 術 を つ か っ て 、 か な り評 価 で き る デ ー タが 得 ら れ る と報 告 し て い る 。 ほ か に も2 件 液 晶 技 術 を 可視 化 に 用 い た 論 文 が あ っ た 。 技 術 が 進 歩 し て い る ら しい 。 分 類7:CO2の 環 境 問 題 と い う点 に 関 し、 日 本 か ら 2件 発 表 が あ っ た の で 、な ん と な く誇 り に 感 じ た 。 名 古 屋 大 の 架 谷 ら は 単 純 可 逆 反 応 を 利 用 し て 、 1273K以 上 の 高 温 エ ネ ル ギ ー 貯 蔵 に 関 し 、BaOの 溶 融 化 とBaCO3のCO2除 去 化 の 挙 動 に つ い て 報 告 し て い た 。 そ し て 、 東 工 大 の 岡 崎 ら は 、 海 洋 中 層 で のCO2長 期 隔 離 の た め の ハ イ ドロ レ ー ト密 度 が 海 水 よ り大 き い こ と を 利 用 し て 、CO2液 泡 を 下 降 させ て 希 釈 す る 機 構 を 熱 力 学 的 に 説 明 し て い た 。 興 味 あ る 研 究 で は 、ド イ ツ の ア ー ヘ ン 大 学 のNowakら が 、 未 来 の 太 陽 エ ネ ル ギ ー 貯 蔵 の た め に 硫 酸 分 解 質 に 関 す る 基 礎 研 究 を 発 表 し て い た 。 も の に な る と 良 い が? 分 類8:山 形 大 学 の 安 達 らは 、高 温銅 の テ ス トヒー タ ー を 自由水 面 に接 触 させ て 、蒸 気 破 裂 現 象 に 関す る過 渡 的 な実 験 を行 な っ た 。基 礎 的 沸 騰実 験 の よ う に思 わ れ 、 なぜ 沸 騰 で は な くて 、本 セ ッシ ョ ンに分 類 され て い た の だ ろ うか? 分 類9:熱 伝 達 と湿 度 との 関 連 で 、快 適 環 境(ア メ ニ テ ィー)に 関 す る もの が1件 あ った 。 シ ン ガ ポ ー ル 国 立大 学 のKangら が 、混 雑 室 内 で の 温 暖 と湿 度 が 人 間 に 与 え る影 響 を 、25ノ ー ドモ デ ル を使 っ て 数 値 計 算 を して い たが 、3次 元 空 間内 に複 数 の 角 柱 発 熱 源 を設 置 した場 合 の数 値 計 算 と変 わ りが 無 く、 バ イオ 的 な 考 え を取 り入 れ か して 、現 実 的 な 人 間 の モ デ ル化 を加 え て ほ しか っ た 。 4.  お わ り に' や は り全 世 界 か ら研 究 者 が 集 ま る こ と は 楽 し く、 そ の 国 の 雰 囲 気 を 味 わ え る に も 楽 しい 。 た と え ば 、 ニ ュ ー ジ ー ラ ン ドか ら の 研 究 者 が 、 ミ ル ク農 場 で の タ ン ク 内 の 特 有 な 熱 伝 達 現 象 を 発 表 して い た が 、 お 国 ら し さ が で て い た 。 ほ か に も 、 紹 介 し た い 論 文 が 沢 山 あ る が 、紙 面 よ り も時 間 の 都 合 で 割 愛 させ て い た だ く こ と を お 許 し ね が い た い 。 最 後 に 、 当 セ ッ シ ョ ン に 限 ら ず 、 日 本 の 企 業 の 発 表 が 少 な か っ た の は 寂 しい 気 が し た 。 ―5―

Condensation and Direct Contact Gas/Liquid Heat Transfer セ ッ シ ョ ン

第11回

国 際 伝 熱

Condensation

and Direct Contact

Gas/Liquid

Heat

Transfer セ ッ シ ョ ン

Condensation and Direct Contact Gas/Liquid Heat Transfer Session

小 山 繁(九 州 大 学)

Shigeru KOYAMA (Kyushu University)

凝 縮 及 び 直 接 接 触 伝 熱 の ポ ス タ ー セ ッ シ ョ ン は8 月24日 及 び26日 に 開 催 さ れ 、22編 の 論 文(含 む 若 干 編 は 欠 席)が 発 表 さ れ た 。 表1に 発 表 論 文 題 目 等 を 示 す 。 国 別 論 文 数 は 、 日本 か ら3編 、 韓 国 、 中 国 、 イギ リス 、 イ タ リ ア 及 び ド イ ッ か ら 各 々2編 、 そ の 他 の 数 ヶ 国 か ら各 々1編 で あ っ た 。 内 容 は 、 水 平 管 内 凝 縮7編 、鉛 直 管 内 凝 縮3編 、滴 状 凝 縮3編 、 原 子 炉 緊 急 冷 却 シ ス テ ム5編 、他4編 で あ っ た 。 ま た 、 本 セ ッ シ ョ ン の 関 連 と して 、25日 に ロ ン ドン 大 学Rose教 授 に よ る 基 調 講 演 「Interphase Matter Transfer,The Condensation Coefficient and DropwiseCondensation」 が な さ れ た 。 以 下 、 本 セ ッ シ ョ ン の 各 論 文(論 文 集 第6巻 に 掲 載)の 内 容 を 紹 介 す る 。

<水 平管内凝縮>

[CD-1]管 径 が 小 さ くな る と、熱 伝 達 特 性 の 高 精 度 測 定 が 困 難 とな るが 、本論 文 で は ペ ル チ ェ 素子 を用 い た新 伝 熱 測 定 法 を提 案 し、内径2mmの 細 管 内 で の 水 単 相 伝 熱 及 びR123の 凝 縮 実 験 を行 っ て い る。 [CD-11]内 径3.12mmの 円 管 内 及 び 内 径2.13mmの6 個 の 孔 が 平 行 に 設 け ら れ た 多 穴 管 内 で のR134aの 凝 縮 熱 伝 達 及 び 圧 力 損 失 特 性 に 関 す る 実 験 を行 い 、 そ の 結 果 を 従 来 の 実 験 式 と比 較 し て い る 。 [CD-12]外 径9.52mmの 平 滑 管 内 で のR407C及 びR22 の 凝 縮 ・蒸 発 実 験 を 行 い 、局 所 熱 伝 達 係 数 の 測 定 結 果 を 従 来 の 純 冷 媒 に 関 す る 数 種 類 の 実 験 式 と 比 較 す る と 共 に 、 全 圧 力 損 失 の デ ー タ を 示 し て い る 。 [CD-14]冷 凍 機 油 を含 む純 冷 媒R12及 びR134aの 平 滑 管 内凝 縮 特 性 の 予測 モ デ ル を提 案 し、局 所 熱 伝 達 特 性 へ の 油 の 影 響 を示 す と共 に 、油 混 入 が 流 動 様 式 に及 ぼ す 影響 を考 察 して い る。 [CD-15]三 成 分 混 合 冷 媒 の平 滑 管 内 凝 縮 特 性 の 予 測 計 算 法 を提 案 し、R32/R125/R134a系 混 合 冷 媒 の 計 算 例 を示 し、局 所物 質伝 達 特 性 、並 び に熱 伝 達 特 性 へ の 組 成 比 の 影響 を考 察 して い る 。 [CD-16]円 管 内 に 挿 入 し たY型 ト レ ー で 凝 縮 液 の 一 部 を 集 め て 伝 熱 促 進 を 図 る 方 法 に つ い て 理 論 的 ・実 験 的研 究 を行 い 、熱 伝 達 は促 進 さ れ るが 、同 時 に圧 力 損 失 が増 大 す る こ とを示 して い る。 [CD-22]二 次 元 及 び 三 次 元 マ イ ク ロ フ ィ ン付 き の 数 種 類 の 伝 熱 管 内 で の 水 蒸 気 の 凝 縮 実 験 を行 い 、熱 伝 達 及 び圧 力損 失 特性 を比 較 して い る。

<鉛 直管内凝縮>

[CD-2]鉛 直 に 設置 され た平 滑 管 及 び3種 類 の マ イ ク ロ フ ィ ン付 管 内 を下 降 す るR113の 凝 縮 熱 伝 達 実 験 を行 い 、得 られ た実 験 デ ー タ を図 示 して い る。 [CD-6]鉛 直 円 管 内 の 凝 縮 熱 伝 達 の 理 論 解 析 を 、 Duklerの 乱 流 凝 縮 液 膜 解 析 と基 本 的 に 同 じ手 法 で 試 み 、液 膜 内 の 渦 拡 散 係 数 及 び乱 流 プ ラ ン トル数 の モ デ リ ン グ に つ い て検 討 して い る。 [CD-19]鉛 直 管 内 を下 降 す る 二 成 分 非 共 沸 混 合 冷 媒 の層 流 膜 状 凝 縮 をSIMPLE法 を用 い て 数 値 解 析 し、 組成 比 及 び 質 量 速 度 が 局 所 熱 伝 達 に 及 ぼ す 影 響 を 示 して い る。

<滴 状凝縮>

[CD-7]プ ラ ズ マCVD法 でF-Si-Si/O系 の コ ー テ ィ ン グ を 施 し た 数 種 類 の 伝 熱 面 上で の 水 の 滴 状 凝 縮 実 験 を行 い 、表 面 エ ネ ル ギ ー の 相 違 、伝 熱 面 形 状 や 傾 き が 熱 伝 達 に 及 ぼ す 影 響 を 示 して い る 。 [CD-9]滴 状 凝 縮 の 熱 伝 達 予 測 モ デ ル を提 案 し、 従 来 の実 験 結 果 と比 較 して い る 。 [CD-10]水/エ タ ノ ー ル蒸 気 の マ ラ ン ゴニ 滴 状 凝 縮 の 可視 化 及 び熱 伝 達 実 験 を行 い 、過 冷 度 及 び 組 成 比 の初 期 液 滴 間距 離 へ の 影 響 、凝 縮 滴 周 りの 液 膜 厚 さ に及 ぼ す マ ラ ン ゴニ効 果 な ど を考 察 して い る。 <原 子 炉 緊 急 冷 却 シス テ ム> [CD-4]不 凝 縮 ガ ス を 含 む 水 蒸 気 の 水 平 及 び 傾 斜 円 管(内 径12mm、 長 さ700mm)内 の 凝 縮 熱 伝 達 実 験 を 行 い 、 そ の 結 果 を 図 示 し て い る 。 [CD-8]加 圧 水 型原 子 炉 の 緊 急 冷 却 に 関 す る 基礎 研

究 と して な され た 、ヘ リ ウム を大 量 に 含 む水 蒸 気 の U字 管 内 で の 凝 縮 実 験 結 果 を報 告 して い る。 [CD-13]空 気 とヘ リウ ム を 不 凝 縮 ガス と して 含 む 水 蒸 気 の 鉛 直 面 上 で の 凝 縮 に 関 して理 論 解 析 と実 験 を行 う と共 に、理 論 解 析 に よ りヘ リウ ム濃 度 の 熱 伝 達 へ の 影響 を考 察 して い る。 [CD。18]鉛 直 管 内凝 縮 器 に関 して 、管 内側 凝 縮 熱 伝 達 予 測 モ デ ル と管 外 側 の 自 由対 流 熱 伝 達 予 測 モ デ ル を組 み 合 わ せ た解 析 コー ドの 開発 を行 い 、そ の 予 測 精度 を実験 結 果 との 比 較 で検 討 して い る。 [CD-21]原 子 炉 内 蒸 気 漏 れ の 検 知 方 法 を 開 発 す る た め に、多孔 質 内 に噴 出 した水 蒸 気 の過 渡 的 な凝 縮 及 び蒸 発 過 程 に 関 す る 実 験 を行 う と共 に 三 次 元 非 定常 相 変 化 過 程 の 数値 解 析 を試 み て い る。 <そ の 他> [CD-3]三 次 元 フ ィ ン付 き 水 平 管Lで の フ ロ ン冷 媒 の 凝 縮 に 関 して 、まず 、単 管 の 熱 伝 達 特 性 を予 測 す る た め の 強 制 対 流 項 と 自 由 対 流 項 か ら成 る漸 近 モ デ ル を提 案 し、次 に そ の モ デ ル と イナ ンデー シ ョ ン モ デ ル を組 み 合 わせ 、管 群 の 熱 伝 達 特 性 を予 測 す る 方法 を示 して い る 。 [CD-5]く さび 形 ノ ズ ル か ら噴 出 した セ シ ウ ム蒸 気 とア ル ゴ ンガ ス の 混 合 気 の凝 縮過 程 を理論 解 析 し、 パ ル ス 的 温度 変 動 が 過 飽 和 度 、凝 縮 核 濃 度 、凝 縮 核 直径 の分 布 関 数 な ど に及 ぼ す 影 響 を示 して い る 。 [CD-17]自 由 分 子 流 域 の 二 成 分 混 合気 の 凝 縮 問 題 を理論 に 取 り扱 い 、各 成 分 の 凝 縮 流 束 の 関係 、並 び に不純 物 の凝 縮 特 性 へ の 影 響 を考 察 してい る。 [CD-20]不 溶 性 二 成 分 混 合 液 に お い て 、第1成 分 の 過 熱 液 中 に分 散 した 第2成 分 の液 滴 の 直 接 接 触 蒸 発 過 程 を理 論 解 析 し、単 位 体 積 当 た りの 熱伝 達 係 数 に及 ぼ す 種 々 のパ ラ メー タの 影 響 を示 す と共 に 、理 論 と実 験 との 比 較 を行 っ てい る。 表1. 凝 縮 及 び 直接 接 触 伝 熱 セ ッシ ョ ンで の 発表 論 文 ―7―

External Forced Convection セ ッ シ ョ ン

第11回

国 際伝 熱

External Forced Convection セ ッ シ ョ ン

External Forced Convection Session

荻 野 文 丸(京 都 大 学)

Fumimaru OGINO (Kyoto University)

本 セ ッ シ ョン の 論 文 数 は12篇 で あ る。 そ の うち 3篇 がnoshowで あ っ た。

External Forced Convectionと い うの は 非 常 に 広 い 範 囲 を カ バ ー す る に も か か わ らず 、 本 セ ッ シ ョ ン の 論 文 数 は 比 較 的 少 な か っ た 。 こ れ は 多 数 の External Forced Convectionに 該 当す る 論 文 が 他 の セ ッ シ ョ ン に 分 類 され て い る た め で あ る。 従 っ て 本 セ ッ シ ョ ン に 分 類 さ れ た 論 文 は 、 他 に さ した る 特 徴 を 有 し な いExternal Forced Convection に 関 す る 論 文 で あ る と い う こ とに な ろ うか 。

さ て 、External Forced Convectionで あ る か ら な ん らか の 物 体 周 りの 流 れ とい うこ と に な る が 、 そ の 物 体 形 状 と して は 凸 面(論 文1:計 算)、 リブ あ る い は 後 向 き ス テ ップ を 有 す る 物 体(論 文5:実 験)、 窓 ガ ラ ス(平 板 面)近 傍 に ヴ ェ ネ シ ア ン ブ ラ イ ン ドを 有 す る もの(論 文6二 計 算)、 振 動 円 柱 (論 文8:計 算)、 平 板(論 文11:実 験)と 種 々 雑 多 で あ る。 さ らに広 い意 味 で は外 部 流 に分類 され るか も知れ な い が 、 平板 に沿 う液 膜 流れ の表 面 に生 ず る3次 元波 に 関す る研 究(論 文3:実 験)、 高温 の平板 面 に液 滴 が衝 突す る場 合 の伝熱(論 文7:実 験)、 ま た 自由 流れ と も呼 ぶ べ き もの に分 類 され る2次 元 混 合 層 の渦 内 の運 動 量 と熱 の移 動(論 文9:実 験) お よ び 円柱 後 流 の渦構 造 に及 ぼす 浮 力 の 影響 につ い て の 論 文(論 文10:計 算 と実験)が あ る。 そ の 他 に 、 円 柱 周 りの 流 れ は 関 係 す る が 、 論 文 の 趣 旨 は 円 柱 内 の 温 度 分 布 の 時 間 的 変 化 に あ る も の(論 文2:計 算)、 そ して む しろ 内 部 流 に 分 類 さ れ る べ き オ フ セ ッ トフ ィ ン付 流 路 の 流 れ を 取 り扱 っ た も の(論 文4:計 算)、 さ らに は ニ ュ ー トン の 冷 却 の 法 則 の 由来 と され る原 典 中 の ニ ュー トン の 実 験 の 現 代 的 解 釈(論 文12:計 算)等 の 論 文 が 本 セ ッシ ョ ン に 分 類 され て い る。 論 文1は 凸 面 に沿 う流 れ の熱 伝 達 係 数 に及 ぼ す 曲率 半径 お よ び圧 力 勾 配 の影 響 に つい て数値 的 に 解 析 した もの で 、熱 伝 達 係 数 の 相 関式 が 提 出 され てい る。 論 文5は リ ブ あ る い は 後 向 き ス テ ッ プ 下 流 の 熱 伝 達 係 数 に 及 ぼ すfree streamの 乱 流 強 度 の 影 響 を 実 験 的 に 検 討 した も の で あ る。no showで あ っ た 。 論 文6は 窓 ガ ラ ス と ヴ ェネ シ ア ン ブ ラ イ ン ドと の 問 の 距 離 、 お よ び ブ ラ イ ン ドの ブ レー ドの 角 度 が 熱 伝 達 速 度 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て 数 値 計 算 を 行 っ た も の で あ る.no showで あ っ た. 論 文8は 流 れ お よび 円柱 軸 と直 角 の 方 向 に 円柱 が 振 動す る場 合 の流 れ と熱 伝 達 を扱 った もの で あ るが 、 単 に市 販 ソフ トを使 っ て計 算 して み た だ け の よ うに思 え る論 文 で あ る. 論 文11は 流 体(空 気)の 物 性 変 化 の 影 響 が 大 き い 超 音 速 高 温 平 板 上 境 界 層 の 乱 流 熱 伝 達 に 関 す る 実 験 的 研 究 で あ り 、 結 果 はKutateladze & Leont'evの 理 論 と 一 致 す る と い う も の で あ る 。 no showで あ っ た 。 論文3は 平 板 上 の液 膜 流 れ に時 間 的お よび 場 所 的 に変動 す る撹 乱 を与 えた 時 に 、液 膜 表 面 に生 ず る3次 元 の 波 の 挙 動 に つ い て 実験 的 に検 討 した も の で 、直 接 伝 熱 には 関係 してい ない が 、流 れ 自体 と して興 味 深 い し、 液膜 表 面 の状 態 の影 響 が 著 し い物 質移 動 の 問題 に関連 して興 味深 い 、 論文7は 液滴 径 が3mmか ら25mmと 比 較 的 大 きい 場 合 の 伝 熱 実験 を行 い 、液滴 径 の小 さい 場 合 に も有 効 な 伝 熱 効 率 に 関す る相 関式 を提 出 し

てい る。 論 文9は2次 元 混 合 層 内 に で き る渦 の傾 き と渦 内 の運動 量お よび熱 の輸送 との 関係 につ い て調べ 、 運 動 量 お よ び熱 の 乱 流拡 散 係 数 、 さ らに乱 流 プ ラ ン トル 数 の分 布 を得 てい る。 論 文10は 加 熱 円柱 後 流 の上 下 の渦 列 の 強 度 が 浮 力 に よっ て 互 い に異 な る よ うにな り、 これ の渦 列 の 挙動 に及 ぼす 影響 につ いて検 討 してい る。 論 文2は 環 境 問題 を意 識 して 、 ス チー ル の急 冷 に油 等 の 液 体 を使 う代 りに ガ ス を用 い た場 合 の基 礎 研 究 と して 円柱 周 りのガ ス流 れ を取 り扱 い 、 円 柱 表 面 の熱 伝 達 係 数 の変化 が 円柱 内の 温度 分 布 の 変 化 に及 ぼす影 響 につ い て論 じた もので あ る。 論 文4は 電 子 ユ ニ ッ トの熱 的解 析 を 目的 と して 発 熱 源 がネ ッ トワー ク状 に分布 してい る場 合 の計 算手 法 を示 した もの で ある。 論 文12は 科 学 史的 には な か な か面 白い と思 う が 、何 らか の新 しい事 実 を見 出 した とか 、提案 し た もの で は な く、 国 際伝 熱 会 議 にふ さわ しい 論 文 か ど うか 疑 問 に思 っ た論 文 で あ る。 ―9―

Heat Transfer Augmentation セ ッ シ ョ ン

第11回

国 際 伝 熱

Heat Transfer Augmentation セ ッ シ ョ ン

Heat Transfer Augmentation Session

五 十 嵐 保(防 衛 大 学 校)

Tamotsu IGARASHI (National Defence Academy)

"H eaTransfer Augmentation(伝 熱 促 進)"の セ ッ シ ョ ン は 第1日 の 午 前(HA1-15)と 第2日 の 午 後(HA16-29)に 行 わ れ た.発 表 論 文 は 欠 番 のHA7はHA23と 重 複 し,28編 で あ っ た.国 別 で は 日本7,中 国6, ド イ ツ4,韓 国,イ ン ド,ブ ラ ジル 各2,米 国,英 国,フ ラ ン ス,ス ウ ェ ー デ ン,ロ シ ア 各1で あ っ た.第10回 は26編 で,国 別 で は 日 本8,英 国,米 国,ロ シ ア 各3,イ ス ラ エ ル2,イ タ リー,ポ ー ラ ン ド,ス ウ ェ ー デ ン,カ ナ ダ,オ ー ス ト ラ リア, 中 国 各1で あ っ た.前 回 に 比 べ 中 国,ド イ ツ が 急 増 し,韓 国,イ ン ド,ブ ラ ジ ル も増 加 し て い る.し か し,ド イ ツ を 除 く欧 米 の 参 加 が 減 少 して い る.論 文 数 は 増 加 して も 内 容 的 に は 低 調 で あ っ た.

各論文を研究手法別に実験(E),実 験 と理論解析

および数値解析(EN),数 値解析(N)に 分類すると,

前回と比べ著 しい変化が見 られた.前 回は実験が大

半で60%を

越え,実 験 と数値解析が10%強,数

値

解析のみは30%以

下であった.今 回は実験が30%

強,実 験と数値解析の併用が14%に

対 し,数 値解

析は倍増 し50%を 越えている.こ の ような数値解

析の急増は,最 近のコンピュータの著 しい進展 と各

種解析ソフ トの開発により複雑な機器のモデル化に

よるシミュレーションが可能になったことと関連 し

てい る.ま た,研 究手法と研究内容においてもお国

柄が現れている.日 本では工業的応用 を考えない基

礎的研究が主流である.し か し,第 三者から見れば

研究 目的が不明確で,何 の役に立つのだろ うと疑問

に思 うテーマが多い.実 際,筆 者(HA3)も 応用につ

いての質問 をしばしば受けた.ま た本セ ッションに

限 り全て実験的研究であった.一 方,ド イツでは熱

交換 器な どの実 機を対象 と した数値 解析が主流 とな

っている.中 国や韓国は両者の中間であることは興

味深い.こ れは両国の若手研究者が主に米国で教育

されていることと関連 していると思われる.

本セ ッションで発表 された伝熱促進が達成された

論文について簡単にレビューさせて頂 く.

強制対流場で伝熱促進を達成す る場 合,フ ィン等

により伝熱面積を増大 さすこと,伝 熱面を粗面に し

て境界層を制御すること,ま たは渦発生体を伝熱面

に取 り付けた り挿入 し,高 乱れあるいは二次流れを

発生させ熱伝達率を増加させる方法がとられる.し

か し,多 くの場 合は流動抵抗の著 しい増加を伴 う.

このため流動抵抗 をできるだけ小さくする必要があ

る.こ のような観点から新 しい概念を導入 し,流 動

抵抗を減少させ,あ るいはポンプ動力 一定で伝熱促

進を達成 した例 を紹介す る.

一 つ は 物 体 近 傍 の 流 れ場の み を制 御 し,物 体 まわ りの境 界 層 お よび は く離 領域 とは く離 せ ん 断 層 を制 御 して,伝 熱 促 進 と流動 抵 抗 の減 少 を達 成 して い る. Igamshi(HA3)ら は ダ イアモンド形 にお か れた 正 方 形 柱 の 上 流 に小 さな ロ ッ ドを設 置 し流 れ 場 を制 御 した. ロ ッ ドか らの は く離 せ ん 断 層 が 正方 形 柱 の 前 面 に再 付 着 した 場 合 が 最 適 で,抗 力係 数 で34%の 減 少 と は く離 ・再 付 着 領 域 の 高 熱伝 達 に よ り平 均 熱 伝 達 で 23%の 増 加 を同 時 に 達 成 した.Tsutsui(HAl4)ら は 小 さな 振 動 平 板 を角 柱 の 上 流 に 中心線 上 か らず ら し上 面 と同 一面 内 に配 置 す る と,Re<200で 角 柱 の 抗 力は 負 とな り,平 均 熱 伝 達 で"1.8倍の増 加 を得 て い る.し か し,Re>200で は ど うで あ ろ うか.他 の 一 つ は 流 れ場 を で き る だ け変 化 させ ず に ,熱 源 の温 度 勾 配 と速 度 勾 配 を増 大 させ る こ とで あ る.Wang (28)ら は 高 熱伝 導 率 の 金 属 繊 維(0.5mmdia,空 隙 率 99%)を 挿 入 した 伝 熱 管 を試 作 し,実 験 を行 った. そ の結 果,ポ ン プ動 力一 定 の 条 件で熱 伝 達 率 はRe =500-2500に お い て平 滑 管 に 比 べ て3,4倍 とな り, 従 来 の伝 熱 管(2倍)を 大 幅 に上 回 る性 能 を得 て い る. また脈 動 流 に よ る伝 熱 促 進 もあ る.Kim(HA8)ら は 平行 平 板 流 路 に 脈動 流 を与 え脈 動 振 幅 と振 動数 を 変 化 させ,壁 面 上 の 加 熱 ブ ロ ッ クの 熱伝 達 を実 験 と 数 値 解析 か ら調 べ た.最 適 な 脈動 振 動 数 の 存 在 を示 し,伝 熱 促進 は38%と い う興 味 あ る結 果 を得 て い るが,流 動 抵 抗 は 不 明 で あ る.Ichimiya(HA22)ら

はICパッケージを模擬したダクト内の加熱ブロ ック

列のブロック上に台形フィンを取付け,流 路の縮小

による加速効果を利用した伝熱促進を試みた.ポ ン

プ動 カー定で従来のピンフィンや穴あきフィンを上

回ったのは低 レイノルズ数の範囲であった.

また,熱 交換 器 等の伝 熱 促進 を 目的 と して 粗 面 の 伝 熱(HA21,23),ね じ りテ ープ 等 の挿 入 に よ る管 内 流 の 熱伝 達(HA11,13,15,28),フ ィン付 き管 の 管 形 状 と熱 抵 抗(HA1),フ ィンに取 付 け る渦 発 生 体 の 形 状,位 置,角 度 等(HA17,19,29),流 動 抵 抗 と伝 熱 特 性 を支 配 す る因 子 の 影響 を調 べ る研 究 が数 多 く発 表 され た.Hirota(HA21)ら は 対 向2面 に リブ 粗面 を もつ ア ス ペ ク ト比2:1の 長 方 形 流 路 内の 発 達 領 域 に お け る物 質 伝 達 をナ フ タ リン昇 華 法 で測 定 し,入 り口部 か ら 出 口 まで の 流 れ 方 向 お よび スパ ン方 向 の 局 所 物 質 伝 達 に 及 ぼ す リブ高 さ と ピ ッチ の影 響 を 明 らか に した.Yuan(HA15)ら は 矩 形 フ ィン列 を管 内 に設 置 し,ピ ン フ ィンに 比 べ1.25-2倍 の 伝 熱 促 進 と摩 擦 抵 抗 の 減 少 を達 成 した.熱 交換 器の フ ィン付 き管 の 伝 熱 促進 が 縦 渦 発 生 体 に よ り達 成 され る.最 近 の 熱 交 換 器 に関 す る研 究 は 実 験 よ りも数 値 解 析が 主 流 にな って き た.Biswas(HA17)ら は 矩 形 お よび デル タ翼 の 縦 渦 発 生体 が 迎 え角45° の と き摩 擦 抵 抗 は5,6倍 に 増 加 す る が,平 均 熱 伝達 は38%の 増 加 を得 てい る.Chen(HA19)ら は フ ィン付 き楕 円管 の フ ィン を打 ち抜 い て折 り曲げ た デ ル タ翼 体 に よ る伝 熱 促 進 を数 値 解 析 した.デ ル タ翼 は 楕 円 管 の側 面 近 傍 に1,2,4個 を直 列 お よび 千鳥 配 列 し た場 合 で あ る.Yanagihara(HA29)ら に よ りフ ィン 付 き円管 の フ ィンに 取付 け た渦 発 生 体 の 効 果 がRe -284で 数 値 解 析 され ,円 管の両は く離 せん断層近 傍 の 最 適 デ ル タ翼 取 付 け位 置 が 求 め られ た.流 動 抵 抗 は12%減 少 し,全 伝.,"'は3%,ま た 渦 発生 体 の最 適 角 度 は45.で あ る.こ れ は 果 と一致 す る.

な お,Best Poster Prizeに輝 い たMasuoka(HA26) らの ポ ス ター は 際 だ って い た.し か し,内 容 は 正 方 形 柱 の後 流 に 加 熱 ス ク リー ン をお きカ ル マ ン渦 列 の 消 滅 を流 れ の 可 視 化 お よび数 値 シ ミュ レー シ ョンか ら調 べ た もの で あ る.ま たBooker(HA18)ら は平 板 境 界 層 の 不 安 定 性 に及 ば す 加熱 細 片 の 影 響 を調 べ て い るが,両 者 と も伝 熱 促進 とは 関係 な い.こ れ らは プ ロ グ ラム 編 成 の 際 に生 じた分 類 ミス と思 わ れ る.

以下に割愛 した論文の表題の一覧を研究手法分類

記号とともに捌 テる.

HAI Effects of Velocity,

Thermal Conductance and

(EN) Tube Shape on the Performance of Finned Tubes

HA2 Investigation

on the Enhanced Cooling of

(E)

Ramjet Engine Combustor

HA4

Augmentation of Heat Transport in Laminar

(N)

Falling Film of Ice Crystals

HA5

Transient Heat Transfer From Single Circular

(N)

Cylinders and Inline ribe Banks

HA6

A Model for Evaluation of the Heat Transfer

(E)

Enhancement by Spontaneous Vapor Bubble

Behaviors

HA9

Chaotic Heat Transfer Enhancement in Periodic

(N)

2D and 3D Flows

HA10 A Study of the Mechanism of Solid-Particle

(N)

Enhanced Nucleate Boiling Heat Transfer at a

Flat Heating Surface

HA11 Predictive Methods for Friction and Heat

(N)

Transfer Characteristics of Channels with

Swirlers

HAl2 Performance Evaluation of Fin Banks on a

(E)

Heated Surface by Means of Thermographical

Method

HA13 Relative Thermo-Hydraulic Performance of

(N)

Ducts of Square and Circular Cross Section

with Twisted Tape Wats

HA16 Applications of Numerical Flow Modeling to

(N)

High-Performance Heat Transfer Surfaces

HA20 General Solutions for Optimum Dimensions of

(N)

Convective Longitudinal Fins with Base Wall

Thermal Resistances

HA23 Enhanced Forced Convection in Triangular

(E)

Ducts by Roughened Surface

HA24 On the Enhancement of Heat Transfer in

(N)

Pulsating Combustion Flows

HA25 Suction Effect of a Vertical Coated Plain

(N)

Porous Layer on

Film Condensation Heat

Transfer Enhancement

HA27 Enhancement

Heat Transfer

by

Chaotic

(N)

Advection in a Single Screw Extruder with a

Staggered Flight Geometry

Natural Convection セ ッ シ ョ ン

第11回

国 際 伝 熱

Natural Convection セ ッ シ ョ ン

Natural Convection Session

尾添

紘之(九 州大学機能物質科学研究所)

Hiroyuki OZOE (Institute of Advanced Material Study,

Kyushu University)

自 然 対 流 セ ッ シ ョ ン は3日 に 分 か れ て 設 定 さ れ 、 全 部 で37件 プ ロ グ ラ ム に リ ス ト さ れ て い る が 、 5件 は ポ ス タ ー が 張 ら れ て い な か っ た 。 自 然 対 流 関 連 の 論 文 は こ こ以 外 に も 、Mixed convection、 freezing etc.、Num.Tech.and Modeling、

さ ら に はRadiation and Combustionの セ ッ シ ョ ン 等 に 数 多 く散 見 さ れ 、 も は や 、 こ の よ う な く く り 方 で 、 論 文 を 区 分 け す る こ と が 困 難 と な っ て き て い る こ と を伺 わ せ る 。 し か し こ こ で は 一 応 、 組 織 委 員 会 がNatural Convectionに 入 れ た も の だ け を 対 象 と し て リ ポ ー トす る 。 表1に さ らに 小 分 類 に し た論 文 を 最 終 プ ロ グ ラム の 番 号 で 示 す 。電 子 機 器 冷 却 を想 定 し た と思 わ れ る も の が9件 あ り、 縦 、 横 に 発 熱 源 が 配列 され た 系 の 自然 対 流 の多 くは2次 元 数 値 解 析 が報 告 され て い る。(9報)次 に多 いの は 閉 領 域 内対 流 、7 件 で あ る。 長 方 形(19)や 円、 球 形(22,33,36)の 閉領 域 内 の 側 壁(16)や 下面 加 熱 等 の 問題 の 二 、 三次 元 数 値 解 析 が み ら れ る。乱 流 域 の 解 析(19)や 乱 流 量 の 測 定 (34)も行 わ れ た 。 二 重 拡 散 も5件 と 増 え て き た 。 液 体 フ レ オ ン(1)、 液 体 金 属(4)、 凝 縮 ガ ス(7)、相 変 化 を 伴 う もの(29,30) 等 が あ り、 可 視 化(30)や 数 値 解(29)に よ る 詳 細 な 観 察 や 解 析 が 行 わ れ た 。 自 然 循 環 は 単 相 系(8)や 二 相 系(17,21)で 振 動 を 伴 い 、 ダ ミ ー 管 路 の 開 閉 に よ る 周 波 数 特 性 の 変 化(21) が 検 討 さ れ て い る 。 自然 換 気 の 問題 の可 視 化(12)や三 次 元 乱 流 数 値 解 析(28)も 行 わ れ た。 Rayleigh-Benard問 題 で は 、 古 典 的 κ-ε乱 流 三 次 元 数 値 解 析(9)、 レ イ ノ ル ズ 平 均 モ デ ル を 用 い た 三 次 元 解 析(18)が 報 告 さ れ た 。 後 者(18)は 多 点 粒 子 軌 跡 の 図 に よ り、 ベ ナ ー ル 対 流 の 乱 流 域 の 特 性 を 示 し て い る の が 目 を ひ い た 。 多 孔 質 を 取 り扱 っ た も の に 、 空 間 と多 孔 質 の 共 存(14,ポ ス タ ー な し)す る もの 、 二 重 拡 散 との 共 存 す る も の(37論 文 な し)が あ っ た 。 μg関係 で は、 泡 の表 面 の マ ラ ンゴ ニ対 流 の 数 値計 算(25)、μg下 で の機 器 冷 却 を め ざ して電 場 を印 加 し て対 流発 生 を させ る こ とをめ ざ した航 空機 実 験(26) が あ る。 区 分 け の 困 難 な も のの 中 に は 、 非 ニ ュ ー ト ン流体 の 管 内流 動 の 二 次 元 解 析(5)、 固 定 した 泡 の 周 囲 の 自然対 流 の 二 次 元 解 析(13)、 臨界 点 近傍 にお け る温 度差 に よ る 上 昇 対 流 と圧 力 差 に よ る 下 降 対 流 が共 存 す る と い う興 味 深 い 現 象 を取 り扱 った もの(23)、 また 粒 子 沈 降 と 自 然 対 流 が 共 存 す る た め 二 重 拡 散 に似 た い くつ か の 濃 度 差 セ ル が 出現 す る もの(31)が 報 告 され た 。 全 体 を ま と め る の はか な り 困難 だ が 、 単 純 な単 相 問 題 や 層 流 問題 は少 な く、 複 数 の対 流 駆 動 力 、 複 雑 な形 状 域 、 乱 流 な どの 組 み 合 わ さ っ た 問 題 が 取 り扱 わ れ て きて い る こ とが 印 象 に残 っ た 。 表1  自然 対 流 分 野 論 文 の 小 分 類

List of papers in the sessions NCI, II••III NC1 Double-diffusive convection i n liquid freon

NC2 Laminar natural convection i n horizontal half cylindrical gaps

NC3 Natural convection from a horizontal disk of simulated multi-chip modules

NC4 Oscillatory double diffusive natural convection in low Prandtl number fluid NC5 A computational analysis of natural

convection

in a vertical

channel

with a

modified power law non-Newtonian

fluid

NC6 Conjugate

natural

convection

air

-cooling of

substrate-mounted

heat

sources in an enclosure-effect

of aspect

ratio and boundary

conditions

NC7 The conduction-diffusion

regime

for convection

in rectangular

cavities

filled with gas-vapour

mixtures

NC8 Steady-state

and stability behavior

of a single-phase

natural

circulation

loop

NC9 A numerical

study of three

dimensional

natural

convection

in a

horizontal

enclosure

with a uniform

heat

flux on the lower surface

NC10 Numerical

analysis of natural

convection-radiation

heat transfer

i n

arbitrary

shaped enclosure

NC11 Turbulent

free convection

from a

vertical

surface

a case of constant

heat

flux as a coupled problem

NC12 Experimental

investigations

of

natural

convection

in vented compact

enclosures

NC13 Natural convection in a cylindrical section with a static protrusion:

numerical simulation relevant to subcooled film boiling

NC14 High-Rayleigh-number natural convection in an enclosure containing a porous layer

NC15 Characterization of unstable modes in partitioned cavities

NC16 Multiplicity and stability of steady convective flows in laterally heated cavities

NC17 Experimental and theoretical study on density wave instability in low quality natural circulation loop

NC18 Numerical simulation of Rayleigh Benard convection over flat and wavy walls with a transient Reynolds-averaged model

NC19 Calculation of turbulent natural convection in three-dimensional

enclosures

NC20 Laminar natural convection in a n enclosure formed by non-isothermal

walls

NC21 Transient behavior of a double channel natural circulation loop

following the disconnection of the unheated bypass channel

NC22 A study of natural convection heat transfer in a maximum eccentric

horizontal annulus

NC23 Natural convection driven in the gravitational direction near the critical point of CO2

NC24 An experimental investigation of natural convection heat transfer from a n array of vertical rectangular fins

NC25 Marangoni convection around a bubble in microgravity

NC26 Natural convection in the presence of an electric field under variable

gravity conditions

NC27 Optimization of vertical pin-fin heat sinks in natural convective heat transfer

NC28 Numerical investigation on 3-D turbulent natural convection including radiation for partial opening enclosure NC29 Transient heat and mass transfer by thermosolutal convection

NC30 Mass transfer between double diffusive layers under a horizontal temperature gradient

NC31 Natural convection of water-or aqueous solution-fine particle suspension in a rectangular cell

NC32 Numerical and experimental

analysis of natural convection in a cavity heated from below

NC33 Buoyancy induced flows i n spherical annular sectors of small angle NC34 Reynolds stress in low turbulence natural convection in an air filled square cavity

NC35 Natural convection heat transfer from vertical base arrays with vertical fins of different shapes

NC36 Transient cooling of water around two horizontal, vertically spaced cylinder in a rectangular cavity

NC37 Transport correlations of double diffusive convection in a horizontal porous layer

Gas Turbine Heat Transfer セ ッ シ ョ ン

第11回

国 際伝 熱

Gas Turbine Heat Transfer セ ッ シ ョ ン

Gas Turbine Heat Transfer Session

望 月 貞成(東 京 農 工 大 学)

Sadanari MOCHIZUKI (Tokyo University of Agriculture

and Technology)

Gas Turbine Heat Transfbrに 関 連 し て は, Keynote Lecture 1件 お よ び ポ ス タ ー セ ッ シ ョ ン に

お け る 発 表17件 が あ っ た.Keynote Lectureは, "G

asTurbine Heat Transfer: Newest Developments in Components Performance"と 題

し,当 初 の プ ロ グ ラ ム に よ る と,University of KarlsruheのProf. Wittigが 自 ら話 を す る は ず で あ っ た が,同 大 学 の 学 長 で あ る 本 人 が 学 長 業 務 の た め 来 ら れ な く な っ た と の こ と で,同 じ グ ル ー プ の Dr.Schulzが 代 わ りに 講 演 した.さ ら に,著 者 ら が 期 限 ま で に 原 稿 提 出 を し て い な か っ た た め に, Lecture Note はProceedingsに 収 録 さ れ て お ら ず, 資 料 コ ピ ー が 会 場 に て 配 布 さ れ る あ り さ ま で,総 じ て こ のKeynote Lectureに 著 者 ら が あ ま り 力 を 入 れ て い な い 様 子 が 伺 わ れ た.し か し,ガ ス タ ー ビ ン 関 連 の 伝 熱 に は 相 変 わ ら ず 一 定 の 人 気 が あ る よ う で, 講 演 室 は ほ ぼ 満 員 で あ っ た.講 演 は,ガ ス タ ー ビ ン 燃 焼 器 ラ イ ナ ー お よ び 第1段 動 ・静 翼 の 冷 却 技 術 に 関 連 し てProf.Wittigの も と に お い て な さ れ た 研 究 の う ち,以 下 の4つ の ト ピ ッ ク ス:(1)Internal Convective Cooling (2) Film Cooling (3) Effusion Cooling (4) Non-Circular Film Cooling Holeに つ い て 説 明 が な され た.そ れ ら の 内 容 に は 特 に 注 目す べ き 目新 し い 点 は 見 受 け られ な か っ た が, 長 年 の 実 績 に 裏 打 ち さ れ た 研 究 手 法 の 手 堅 さ は 注 目 に 値 し た.こ の セ ッ シ ョ ン は,筆 者 が 座 長 を 勤 め, Keynote Lectureで は あ る が,討 論 時 間 を で き る だ け 多 く と る よ う に し た た め い くつ も の 質 疑 応 答 が 行 わ れ た.そ の う ち,米 国EPRIのDr.J.Kimの 質 問 と そ れ に 対 す る 答 え は 興 味 あ る も の で あ っ た.す な わ ち,冷 却 技 術 の 進 歩 に よ り タ ー ビ ン 入 り 口 温 度 は 将 来 ど の 程 度 ま で い く と考 え て い る か と い う ご く 単 純 で か つ 基 本 的 な 問 い に 対 し,高 温 化 と と も に 増 大 す る 有 害 排 気 ガ ス 低 減 の 困 難 さ ゆ え に サ イ ク ル 最 高 温 度 は 早 晩 頭 打 ち に な る で あ ろ う と の 暗 い 見 通 し の 答 え が な され た.化 石 燃 料 を 空 気 を 用 い て 燃 焼 さ せ る 従 来 型 の ガ ス タ ー ビ ン に よ る 限 り は,そ れ が -ビ ンに よ る限 りは ,そ れ が 大 き な 障害 に な る で あ ろ うこ とは 明 らか で あ る.時 間 の 関係 か ら,ガ ス タ ー ビ ンの将 来 展 望 にお よぶ 議 論 に ま で は発 展 しな い ま ま セ ッシ ョ ンは 終 わ っ た が,現 在 日本 で進 行 中 の WE-NETプ ロ ジ ェ ク トにお け る発 電 用 水 素 燃 焼 タ ー ビ ンは ,排 出物質 は水 のみで あるため,ガ ス ター ビン の 一層 の 高性 能 化 を もた ら し得 る可 能 性 を秘 め た,世 界 に誇 り得 る優 れ た 着 想 で あ る とい え る.上 記 の質 疑 応 答 を聴 き,こ の 実 現 に 向 け て の研 究 は 大 い に進 め られ る べ き もの と強 く感 じた. 二 つ の ポ ス タ ー セ ッ シ ョン に お い て 発 表 され た 17件 の 論 文 題 目 と著 者 お よび 所 属 は別 記 の とお り で あ る.そ れ ぞ れ の 研 究 が ガ ス ター ビン の どの よ う な伝 熱 問題 に 関連 して な され て い る か を調 べ てみ る と次 の よ うに な る. ター ビ ン翼 と燃 焼 器 の 双 方 に ま た が っ て分 類 され て い る論 文 は フ ィル ム冷 却 の 基 礎 に 関 す る もの で あ る. 最 近 の ガ ス タ ー ビ ン 関 連 の 伝 熱 研 究 は,タ ー ビ ン翼 の 冷却 に 関 連 して な され て い る もの が圧 倒 的 に 多 く,上 表 か ら明 らか な よ うに,こ こで もそ の傾 向 が 強 く現れ て い る.特 に 動 翼 に つ い て は 回 転 の影 響 を考 慮 に 入れ な けれ ば な らな い た め 問題 の 取 り扱 い は 一 段 と困難 に な る が,近 年 は 実験 技 術 の 進 歩 お よ び 計 算機 能 力 の 大 幅 な 増 大 に伴 い,そ れ らに つ い て も精 力 的 な 研 究 が な され る よ うに な りつ つ あ る. GT1お よびGT15は こ の 問題 へ の 大 規 模 数 値 計 算 適 用 の 成 果 を示 す もの と して 特筆 され る. GT8は,夜 間 の 余 剰 電 力 を用 い て 空 気 を圧 縮 し 地 下 の 洞 窟 に貯 蔵 し,昼 間 それ を取 り出 し発 電 用 タ

ー ビ ン に 供 給 し_{,圧 縮 仕 事 の 低 減 を 図 ろ う と い う興}

味 あ る 計 画 に 関 す る も の で,洞 窟 と そ の 中 の 空 気 と の 伝 熱 を 扱 っ て い る 異 色 の 論 文 で あ る.

Gas Turbine Heat Transfbr(I)の セ ッ シ ョ ン で は,GT4が セ ッ シ ョ ン のbest paperに 選 ば れ た. こ の 論 文 は,膜 冷 却 に 関 す る 基 礎 研 究 で あ る.膜 冷 却 は,壁 面 上 の 独 立 した 個 々 の 冷 却 孔 か ら 吹 き 出 さ れ る 冷 却 流 体 の 流 れ で 壁 面 を 覆 う こ と に よ り高 温 ガ ス 流 か ら壁 面 を 保 護 し よ う とす る も の で あ る が,幅 方 向 に 一 様 性 を 得 に く く,ま た 噴 出 量 が 大 き く な る と噴 出 ジ ェ ッ トが 壁 面 に 沿 っ て 流 れ ず 主 流 中 に 突 出 し て し ま う 問 題 が あ る.近 年,吹 き 出 し断 面 積 が 軸 方 向 に 次 第 に 広 が る 形 状 を も つ 冷 却 流 体 噴 出 孔 (shaped hole)を 用 い る こ と に よ り,こ れ ら の 問 題 の 改 善 を 図 る 試 み が 為 さ れ つ つ あ る.GT4は,こ の 問 題 に つ い て,断 面 積 が 一 定 の 墳 出 孔 の 場 合 と, shaped hole形 状 の 場 合 の 双 方 に つ い て,吹 き 出 し 方 向 を 種 々 変 え て 丹 念 な 実 験(ナ フ タ リ ン 昇 華 法) を 行 っ た 結 果 に 基 づ き,shaped holeの 利 点 と 欠 点 を 検 討 して い る.GT4は,扱 っ たhole形 状 が あ る 特 定 の2種 類 に つ い て の み ゆ え,得 られ た 結 果 は 発 展 性 に 乏 し い が,実 験 手 法 の 信 頼 性 お よ び 結 果 の 取 り纏 め 方 の 上 手 さ,さ ら に ポ ス タ ー の 出 来 栄 え が 高 く評 価 さ れ た も の と 思 わ れ る.

Gas Turbine Heat Transfbr(II)で は,際 立 っ てattractiveな ポ ス タ ー は な か っ た.筆 者 は,残 念 な が ら所 要 の た め 途 中 で 帰 国 せ ざ る を 得 な か っ た た め,こ の セ ッ シ ョ ン で のbest paper awardが ど の 論 文 に 与 え られ た か を 知 る 事 は で き な か っ た. 掲 示 さ れ た ポ ス タ ー の 質 に は,カ ラ ー を 用 い, 文 字 や 図 の 大 き さ お よ び 配 置 が 考 慮 さ れ た 見 事 な も の か ら,す べ て の 字 が 小 さす ぎ て か な り近 寄 ら な い と 判 読 で き な い も の ま で,大 き な 差 が あ っ た.ボ ス タ ー セ ッ シ ョ ン で は,発 表 者 は,ま ず は 自 分 の ボ ス タ ー に 人 を 惹 き つ け な け れ ば な ら な い.如 何 に 見 栄 え の 良 い 魅 力 的 な ポ ス タ ー を 作 る か は ポ ス タ ー セ ッ シ ョ ン で の 発 表 者 に は 重 要 な 要 件 の 一 つ に な る. ポ ス タ ー セ ッ シ ョ ン 形 式 の 利 点 の 一 つ は,同 じ 分 野 の 研 究 者 同 士 が よ り 中 身 の 濃 い 議 論 を 時 間 を か け て す る こ と が で き る 点 に あ ろ う.し か し,参 加 当 日 に 始 め てproceedingsを 渡 さ れ,ポ ス タ ー を 見 て 回 る 一 般 の 参 加 者 に は,縁 日の 露 店 を ひ や か して 歩 く 客 の 趣 が な く も な い.質 疑 応 答 は 客 と店 主 の 間 だ け で な され る た め,気 軽 な 思 い 付 き の 質 問 が 多 く な り勝 ち で,そ の た め,質 疑 応 答 が か み 合 わ ず,ま た 深 い 議 論 に な ら な い こ と も 少 な く な か っ た よ うで あ る.し か し,IHTCを,お び た だ し い 数 の 発 表 を 処 理 し な け れ ば な ら な い,4年 に 一 回 開 か れ る 大 き な お 祭 り と 考 え れ ば,ポ ス タ ー セ ッ シ ョ ン 形 式 も 致 し方 な い こ と な の か も しれ な い.

Gas Turbine Heat Transfer (I)

GT1 Unsteady 3-D Heat Transfer Computations in Rotor Blade Pas sages, R.S.Amano, B. Lin, Univ. of Wisconsin-Milwaukee, USA GT2 Design of System of Cooling of Nozzle Vane of Gasturbine for

Driving GTI, K.D.Andreev, et.al., St. Petersburg Machinery Building Institute, Russia

GT3 Analyses of Liquid and Vapor Flow in a Miniature Radially Ro tating Heat Pipe for Turbine Blade Cooling Applications,

Yiding Cao, et. al., Florida International University, USA GT4 Effects of Hole Geometry on Heat (Mass) Transfer and Film

Cooling Effectiveness, H. H. Cho, B. G. Kim, D. H. Rhee, Yon sei University, Korea

GT5 Heat Transfer of Film Cooling on a Radially Rotating Cylinder, G.J.Hwang, Y.J.Cheng, National Tsing Hua University, Taiwan GT6 Heat Transfer on Non-Porous and Porous Smooth End Walls of a

Linear Guide Vane Model, Artem A. Khalatov, University of Wales Cardiff, UK

GT7 Investigations of the Effects of Bulk Flow Pulsations on Film Cooling as Applied to Gas Turbine Engines, P. M. Ligrani, Univ. of Utah, USA, J. S. Lee, H. J. Seo, Seoul National Univ., Korea GT8 Thermo-Fluid Behavior in the Cavern for the Compressed Air

Energy Storage Gas Turbine System, H. Yoshida, S. Tada, Y. Oishi, T. Hatoya, Tokyo Institute of Technology, R. Echigo, Shi baura Institute of Technology. Japan, Cho-Young Hang. Korea Advanced Institute of Science and Technology, Korea

Gas Turbine Heat Transfer (II)

GT9 Convective Heat Transfer Coefficient on a Multiholed Plate Representative of a Combustion Chamber Wall, J. M. Emidio, et al., Societe Turbomeca, France

GT10 The Method Optimization of Gas Turbine Blades Cool ing System, B .M.Galitseisky, et al. Moscow Aviation In stitute, Russia

GT11 A Numerical Study on a Supersonic Compressor Cascade Using k E Turbulence Closure, S. D. Kim, D. J. Song, I. K. Chung, Yeungnam University, Korea

GT12 Thermal Stratification and Flow Stability in Film Cooling with Curved Coolant Injection, G. S. Lee. University of Ulsan. Korea, W.-J. Yang, C.-H. Kuo, University of Michigan, USA

GT13 Unsteady Laminar Flow and Heat Transfer in a Rotating Cavity with a Stationary Outer Surface, T. W. Lewis, M. Wilson, D. A.

S. Rees, University of Bath, UK

GT14 Heat Transfer Enhancement in a Circular Channel Using Lengthwise Continuous Tangential Injection, H. K. Moon, T.

O'Connell, B. Glezer Solar Turbines Incorporated, USA GT15 Large Eddy Simulation Applied to Internal Forced-Convection

Cooling of Gas-Turbine Blades, Akira Murata, Sadanari Mochizuki, Tokyo University of Agriculture and Technology, Japan

GT16 Film Temperature and Effectiveness Measurements on a Cylindrical Leading Edge Film Cooling Model, Dong Kee Sohn, Shuye Teng, Je-Chin Han, Texas A&M University, USA

GT17 Effect of Endwall Boundary Conditions on Turbine Blade Mass Trans fer in the Presence of High Freestream Turbulence, Hai-Ping Wang, Richard J. Goldstein, University of Minnesota, USA

Heat Exchangers セ ッ シ ョ ン

第11回

国 際伝 熱

Heat Exchangers セ ッ シ ョ ン

Heat Exchangers Session

熊 田 雅 弥(岐 阜 大 学)

Masaya KUMADA (Gifu University)

本 セ ッ シ ョ ン は 、3日 間 に わ た っ て 開 催 さ れ 、登 録 さ れ た 論 文 は43編 で あ る 。17力 国 か ら の 発 表 が あ り、第 一 著 者 で 分 類 し て 主 催 国 の 韓 国 が11編 と最 も多 く、 日 本 、 ドイ ツ が 各5編 で 、 つ い で 多 い の が ア メ リ カ 、 フ ラ ン ス の4編 で あ っ た 。 約7割 の 論 文 が 実 験 的 研 究 で 、 解 析 的 研 究 は3割 強 で あ っ た 。熱 交 換 器 の 技 術 開 発 が 成 熟 期 に あ る こ と を 反 映 し て 、全 般 的 に 目新 しい 研 究 は 少 な く、既 存 の 金 属 製 熱 交 換 器 に 関 す る も の が ほ と ん ど で あ る が 、高 温 用 の セ ラ ミ ッ ク 熱 交 換 器 に 関 す る 研 究 が2編 あ っ た 。注 目 に 値 す る 論 文 を2編 選 ん で レ ビ ュ ー す る こ と に す る 。

1編 は 、 ドイ ツ のA.Steiffら の"Influence of Drag Reducing Additives in Heat Exchangers"と い う 論 文 で 、最 近 日 本 で も研 究 が な さ れ 始 め て い る が 、 高 分 子 や 界 面 活 性 剤 を 微 量 添 加 す る こ と に よ っ て 起 こ る 抵 抗 低 下 現 象 を 熱 交 換 器 に 応 用 す る も の で あ る 。こ の 様 な 抵 抗 減 少 現 象 に 関 す る 研 究 は 、古 く か ら特 に そ の メ カ ニ ズ ム や 輸 送 現 象 に 応 用 す る 際 の 相 似 則 の 確 立 に 焦 点 を 合 わ せ て な さ れ て き た 。抵 抗 減 少 と 同 時 に 熱 伝 達 の 低 下 も生 み 出 さ れ る た め 、熱 交 換 器 に 応 用 す る とす れ ば 、抵 抗 減 少 を 維 持 した ま ま で 如 何 に 熱 伝 達 を 回 復 す る か と い う こ と が 重 要 で 、そ の た め の 研 究 が 着 手 さ れ 出 して い る が 、ほ と ん ど が 二 次 元 ダ ク トや 円 管 の よ う な 単 純 な 流 路 系 が 対 象 で あ る 。 こ れ に 対 し て 、 本 研 究 は 、 添 加 剤 と して 性 能 劣 化 の な い 陽 イ オ ン 界 面 活 性 剤 ア ル キ ル ト リ メ チ ル ア ン モ ニ ウ ム を 使 用 し 、 具 体 的 にShell&Tube、 Helical、Plateの3種 類 の 熱 交 換 器 を 使 用 して い る 。 熱 交 換 器 で の 研 究 は 、今 ま で に 他 に1例 あ る の み で あ る 。一 般 に 乱 流 促 進 体 に よ る 熱 伝 達 促 進 は 圧 力 損 失 の 増 加 を 伴 い 、上 述 し た よ う に 界 面 活 性 剤 等 を 添 加 した 抵 抗 軽 減 流 体 中 で 乱 流 促 進 体 に よ る 熱 伝 達 促 進 を 計 れ ば 、折 角 の 抵 抗 軽 減 効 果 を犠 牲 に す る こ と に な る 。 しか し 、 こ の 論 文 の 視 点 は 、 実 際 の 熱 交 換 器 を 使 用 す る こ と に よ り熱 伝 達 低 下 率 を評 価 す る だ け で な く、熱 貫 流 低 下 率 と熱 通 過 量 低 下 率 を 導 入 す る こ と に よ り 、実 際 的 な 評 価 を行 い 、Helical、Plate の 熱 交 換 器 が 性 能 的 に 優 れ て い る こ と を 得 て い る 。 こ れ は 、気 一 液 交 換 の 熱 交 換 器 に お い て 、性 能 は 気 体 側 の 低 熱 伝 達 側 に 支 配 さ れ 、高 熱 伝 達 率 側 の 液 体 の 熱 伝 達 率 の 低 下 は 、性 能 に 対 す る 影 響 が 顕 著 で な い こ と を示 す も の で あ る 。 こ の 結 果 は 、今 後 の こ の 種 の 研 究 の 方 向 性 を 示 唆 す る 重 要 な 論 文 で あ る 。 他 の1編 は 、 ア メ リ カ のP.R.Champagneら の"A Novel Variable-Roughness Technique to Enhance _{, on} Demand, Heat Transfer in a Single-Phase Heat Exchanger"と い う 論 文 で あ る 。結 論 か ら 言 え ば 、本 論 文 で は 有 効 な 結 果 は 得 ら れ て い な い し、直 ぐ に 実 現 が 期 待 され る も の で も な い が 、将 来 の 形 状 記 憶 合 金 の 開 発 に よ っ て は 、性 能 が 必 要 に 応 じて 制 御 可 能 な ユ ニ ー ク な 熱 交 換 器 と な る 。 本 研 究 の 目的 は,変 化 す る運 転 条 件 に対 応 して 、 常 に伝 熱促 進 を実 現 で きる新 しい伝 熱 制 御 法 の 開発 で,伝 熱 面 の 表 面 荒 さ を積 極 的 に 制 御 す る こ と に よっ て実 現 す る。具 体 的 に は、 コイ ル状 に巻 か れ た 形 状記 憶 合 金 を ダブ ル チ ュー ブ 熱交 換 器 の 内管 に挿 入 す る こ とで,管 内壁 の 表 面 荒 さ を制 御 し、運 転 条 件 に対 して常 に伝 熱 促 進 効 果 が得 られ るか検 討 した もの で あ る。形状 記 憶 合 金 は 、低 温 で は密 に巻 か れ た状 態 で あ るが 、 管 壁 温 度 の上 昇 に よ って 変位 し、 コ イル の ピ ッチ 、螺 旋 角 が 変 化 す る こ とで 伝 熱 が促 進 され る。解 析 で は,実 験 的 相 関 式 を用 い て,コ イ ルの線 径 、ピ ッチ 、螺 旋 角 等 の 諸 因 子 が 熱 交換 器 の 管 壁温 度 に お よぼ す 影 響 を検 討 して い る。形状 記 憶 合 金 は 、NiTi合 金 の 場 合 、60℃ ∼100℃ で ひず み 回 復 率 が8%と 大 き く、圧 電 セ ラ ミ ックの ∼0.35%を 大 幅 に 上 回 る こ と か ら、 最 も期 待 さ れ る 材 料 で あ る。一 方 、温 度 に対 す る変 位 の ヒ ス テ リシス が大 き く、管 壁 温 度 に対 応 して適 切 な ピ ッチ 、螺 旋 角 に制 御 す るた め に、通 電 加 熱 に よ って 合 金 の 温 度 を制 御 す る方 法 が研 究 さ れ て い る。 しか し、最 も重要 な課 題 は 、収 縮 を繰 り返 す 双 方 向運 動 の 実現 で 、現 状 の 形状 記 憶 合 金 で は極 め て 困 難 な課 題 で あ る。コ イル の 双方 向運 動 を実 現 す る補 助 的 な外 力 の必 要性 が示 唆 され た 。

第11回 国際伝熱

Impinging

Jet Heat Transfer

セ ッ シ ョ ン

Impinging Jet Heat Transfer Session

鈴 木 健 二 郎(京 都 大 学)

Kenjiro SUZUKI (Kyoto University)

この セ ッ シ ョンで 発 表 さ れ た 論 文 は14編 で あ る.こ の うち の多 く の論 文 は,セ ッ シ ョン名 の通 り に衝 突 噴 流 熱 伝 達,衝 突 噴流 あ る い は 噴流 自体 を取 り扱 った もの で あ る.し か し,一 部 に セ ッシ ョン 名 とは 少 し掛 け は なれ た 内 容 を取 り扱 っ た もの も含 ま れ て いた.こ れ は会 議 主催 者 の都 合 によ っ た もの で あ り,著 者 に責 任 が あ る 訳 で は な い の で,こ の レ ビ ュー で は あ くま で 標 記 タ イ トル のセ ッ シ ョ ン で 発 表 され た論 文 に つ い て レ ビ ュ ー を行 う.た だ し, 全 て の 論 文 そ れ ぞ れ につ い て レ ビ ュー す る紙 数 は な い ので,筆 者 の 目 を 引 い た数 編 につ いて,少 し詳 し く報 告 す る. こ の セ ッ シ ョ ン 中 の 発 表 論 文 の1編 は,私 自 身 が 名 を 連 ね たNakabe-Higashio-Chen-Suzuki-Kim に よ る 下 記 の 論 文 で あ る.

An Experimental Study on the Flow and Heat Transfer Characteristics of Longitudinal

Vortices Induced by an Inchned Impinging Jet into a Crossflow 我 田 引 水 的 か も知 れ な い が,全 く触 れ な い の も 可 笑 し い の で,一 言 概 説 し て お き た い.こ の 論 文 は,横 風 を 伴 う衝 突 噴 流 熱 伝 達 に お い て,噴 流 を 斜 め に 衝 突 さ せ る こ と に よ り 衝 突 面 近 傍 に 縦 渦 を 自 発 生 さ 、 せ,そ れ を 利 用 して 伝 熱 促 進 を 図 る 目標 の も と に 行 っ た 研 究 で あ る.私 の 目 か ら す る と新 規 性 が あ る と 思 う が,評 価 は 読 者 に お 任 せ し た い. 最 も 関 心 を 持 っ た 論 文 はSeol-Goldsteinに よ る Visualization of the Effect of Acoustic Exitation on Vortex Structure and Energy Separation in

Jets で あ る.こ の 論 文 に は,こ の 論 文 の 著 者 で あ る Goldstein教 授 ら,な ら び に 良 く 知 ら れ た Kurosakaら に よる 幾 つ か の先 行 研 究 が あ る(そ の うち の 代 表 論 文 は こ の ペ ー パ ー に 引 用 さ れ て い る).こ れ らの先 行 研 究 で は,噴 流 ノズ ル 出 口か ら 生 じ る大 規 模 渦 構 造 と関連 して,噴 流 断 面 内 静 温度 や 衝 突 面 上 の 回復 係 数 あ る い は 回 復 温 度 の 分 布 に 不 均 一 が 生 じ,そ の 分 布 が 噴 流 ノ ズ ル か らの 距 離 (す なわ ち 衝突 噴 流 の場 合 に は 噴 流 衝 突 距 離)に 依 存 して変 化 す る こ と,そ れ が 小 さ い場 合 に は 回復 温 度 が 噴 出 流 や 周 囲 流 の 静 温度 よ り低 くな る一 方 で, 噴 流 衝突 距 離 が 大 き い 場 合 に は,逆 に 噴 流 淀 み点 近 傍 で 回 復 係 数 が1以 上 にな る こ と,等 が 明 らか に さ れ て い る. この 論 文 は,ラ ウ ドス ピー カ ー を用 い て 噴流 に音 波 を照 射 す る と,大 規 模 渦 構 造 が 制御 で き る こ と を, 流 れ の可 視 化 実 験 に よ って 明 らか に し,さ ら に液 晶 を用 いて 衝 突面 上 の 回復 温 度 分布 を測 定 し,大 規 模 渦 構 造 の 変化 に伴 っ て,回 復 温度 の分 布 も変 化 す る こ と を 明 らか に して い る.音 波 の 照 射 等 に よ って 大 規 模 渦 構 造 が 変化 す る こ と は 以 前 か ら知 られ て い た か ら,こ の論 文 の 新規 性 は回 復 温 度 の 分 布 に音 波 照 射 の 影 響 が 出る こ と を実 験 的 に 明 確 に した こ と に あ ろ う. 本 論 文 で 取 り扱 っ た現 象 は 噴流 マ ッハ 数 が 大 き い ほ ど重 要 度 が 増 す.た とえ ば,回 復 温 度 測 定 実 験 の 噴 流 マ ッハ数 は0.15程 度 と見 られ る ので,こ の 場 合 の 噴 流 静温 度 か らの 回 復 温 度 上 昇 分 は最 大