報告書番号

N10022

タイトル（和文）

調理器近傍における熱流動現象の解明（その３）－浮力上昇流の空間発達に及ぼす調理鍋の影響－

タイトル（英文）

Investigation on heat and fluid flow above a cooking heater (Part 3) - Effects of a cooking pan on spatial development of a buoyant plume -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

調理鍋を通過する浮力プルームのラージエディシミュレーション（LES）を行った．円形の熱源を水平平板の中央に配置し，熱い円盤状の調理鍋（ブラフボディ）を同熱源の真上に浮かせて配置した．過去の研究に基づき，サブグリッドスケール（SGS）モデルとしてスマゴリンスキーモデルを採用し，水平平板と円盤表面に壁法則に基づく半スリップ条件を適用した．解析結果の妥当性は，理論解や実験データとの対比により確認した．浮力プルームの発達過程はブラフボディによる上昇流の阻害や乱れの付与により変化した一方，十分発達したプルームの特性にはほとんど変化は見られなかった．ブラフボディから発熱を与えると，ブラフボディの周りを通過する上昇流に重畳して，新たな浮力プルームが中心付近に形成されることが分かった．さらに，浮力による乱流エネルギー生成の主要な位置は，ブラフボディの側方から中心軸付近に移動した．このことは，乱流統計量において，十分発達したプルームへの遷移に影響を与えることが示唆された．

概要 （英文）

A large-eddy simulation (LES) of a buoyant plume past a cooking pan is performed. A round heat source is placed at the center of a horizontal flat wall, and a cooking pan (a bluff body) in the shape of a thick round plate is floating right above the heat source. On the basis of past studies, the Smagorinsky model is adopted as a subgrid-scale (SGS) model, and a partial slip boundary condition based on the wall law is applied to a horizontal flat wall and a disk surface. The validity of numerical results is ascertained by comparison with theoretical solution and experimental data. The blocking of upward flow and imparting turbulence through a bluff body change the process of developing a buoyant plume, while properties of a fully developed plume rarely vary. With heat from a bluff body, another buoyant plume is formed near the center, piled with upward flow passing around the bluff body. Moreover, main locations of buoyant production of turbulent kinetic energy shift a point from near the side of the bluff body to a point near the central axis. This affects the transition to a fully developed plume in turbulence statistics.

報告者

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