報告書番号

U95064

タイトル（和文）

自然対流乱流境界層の基本伝熱特性に対する実験的研究

タイトル（英文）

EXPERIMENTAL STUDY OF BASIC HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS OF TURBULENT NATURAL CONVECTION BOUNDARY LAYER

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

測定誤差を定量的に評価した改良型熱線流速度計を用いて，実験データの不足していた自然対流乱流場の乱流諸量について測定を行い，伝熱特性を把握するとともに既往の乱流モデルの問題点の摘出を行った。自然対流乱流境界層は，微流速でかつ温度変動が大きいため，既往の計測手法では，乱流諸量について，高精度の測定を行うことは困難であった。そこで，熱線流速計による瞬時流速・温度測定法の測定誤差を定量的に評価する式を明らかにし，応答性，空間分解能に優れたセンサーを開発した。本センサーを用いて，自然対流乱流場の乱流諸量について測定を行った。実験結果より，自然対流乱流境界層には，強制対流と異なる乱流機構が存在し，既往の一般的な乱流モデルでは，この現象を予測不能であり，予測精度を向上するためには，浮力による乱流エネルギーの生成を，乱流諸量の輸送方程式にて考慮する必要があることが明らかとなった。

概要 （英文）

THE TURBULENCE PARAMETERS OF A NATURAL-CONVECTION BOUNDARY LAYER WERE MEASURED USING A NEW HOT-WIRE ANEMOMETER.THE RESULTS CLARIFIED THE BASIC HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS AND THE PROBLEMS OF THE STANDARD TURBULENCE MODEL. IT IS DIFFICULT TO OBTAIN RELIABLE EXPERIMENTAL RESULTS FOR A TURBULENT NATURAL CONVECTION BOUNDARY LAYER,BECAUSE THE FLOW HAS LARGE TEMPERATURE FLUCTUATIONS AT LOW VELOCITY.IN THIS STUDY,TWO HOT-WIRE ANEMOMETERS WERE DEVELOPED FOR INSTANTANEOUS MEASUREMENT OF BOTH VELOCITY AND TEMPERATURE. MEASUREMENT ENOR WAS EVALUATED BY EQUATIONS PROPOSED IN THIS STUDY WHICH CAN GUANTIFY THE ERROR FROM THE TIME-RESPONSE AND SPACE RESOLUTION.TURBULENT NATURAL CONVECTION AROUND A HORIZONTAL CYLINDER WAS MEASURED USING THIS SYSTEM.THE RESULTS HOW THAT THE TURBULENCE MECHANISM IS DIFFERENT FROM THAT OF FORCED CONVECTION AND CANNOT BE PREDICTED BY STANDARD K-# TURBULENCE MODELS.TO ATTAIN HIGH PREDICTABILITY,IT IS NECESSARY TO CONSIDER THE EFFECT OF TURBULENCE GENERATED BY BUOYANCY.

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