比較的浅い底面加熱を受ける上部開放矩形くぼみに球状粒子を一段充填した場合の共存対流熱伝達

Heat transfer measurements were performed during forced and natural mixed convections of a rectangular open cavity which was packed with spherical particles arranged in a one step orthorhombic array. Air flowing over the cavity was heated from the bottom surface of the cavity via the particle layer. Three kinds of spherical particles having almost the same diameter of 10 mm and different thermal conductivities were used as the spherical packing material. The cavity depth was varied from 0 mm (flat plate) to 10 mm. The particles suppressed the air motion near the heating surface and decreased the heat transfer coefficient. In the case of particles having large thermal conductivity, those particles behaved as an extended heat transfer surface and turbulence promoter so that the heat transfer coefficient was enhanced. The Nusselt number ratio as a dimensionless heat transfer coefficient was expressed in terms of Reynolds number, ratio of particle diameter to depth of the cavity and modified Prandtl number.

本研究は、最も基本的な多孔質モデルと考えられる一段配列の球状粒子層を対象に取り上げ、純流体との境界を有する不均質多孔質層の対流熱伝達に関して実験的な検討を試みようとするものである。具体的には、風洞底部に設置した矩形くぼみ内に球状粒子を一段充墳し、くぼみ底面から等熱流束加熱を行った場合の強制・自然共存熱伝達特性に及ぼす空気流速、加熱面、主流空気温度差および充墳粒子熱物性の影響についても検討するものである。なお、充墳粒子の熱物性に関しては、熱伝導率の大きいな球状粒子による拡大伝熱面（熱交換器）の効果そして熱伝導率の小さな粒子による伝熱抑制（断熱材）の効果も検討してある。また、くぼみ深さを浅くして粒子層を強制対流境界層中に突出させることにより空気流を粒子層に衝突・分岐させ、くぼみ深さと粒子の相互干渉による熱伝達制御の影響についても併せて検討を行っている。さらに、上記の諸因子の効果を考慮した無次元整理式の導出をも試みてある。

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