加熱平板間に発達する自然対流熱伝達

概要

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本研究は，下流に向かって加速や減速を伴う加熱平板間の自然対流熱伝達について実験および数値シミュレーションの観点から検討を加えたものである．このような現象は，ハイブリッド外断熱建築構造物に付随する通気層内や大型電子デバイスの冷却装置内などさまざまな環境下で生起しており，それらの内部に誘起される自然対流の熱流体力学的な特性を解明しておくことが重要である．滑らかな垂直平行平板間に発達する自然対流の熱伝達については，従来からさまざまな研究が行われてきたが，下流に向かって加速や減速を伴う不均一な流路形状に沿って発達するより複雑な自然対流の熱伝達については全く知見がない．したがって，本研究では，下流へ向かって流路断面が変化する滑らかな加熱平板間に自然対流を発生させ，その熱流動特性を考察した．同時に，現象に合致した数理モデルを構築して数値シミュレーションとの比較検証を実施した．その結果，流路形状により自然対流の熱伝達は局所的に変遷し，自然対流熱伝達に関する従来の知見では補えない特異な現象が存在することを示した．