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J-GLOBAL ID：201002216220051655   整理番号：10A0053113

多孔質連続体および連続体モデルによる分散抵抗を有する蛇行形熱交換器での流動と熱伝達に関するシミュレーション

Simulations of flow and heat transfer in a serpentine heat exchanger having dispersed resistance with porous-continuum and continuum models

著者 (3件)： ALSHARE A.a. (Dep. of Mechanical Engineering, Univ. of Minnesota, 111 Church Street S.E., Minneapolis, MN 55455, USA) ,  SIMON T.w. (Dep. of Mechanical Engineering, Univ. of Minnesota, 111 Church Street S.E., Minneapolis, MN 55455, USA) ,  STRYKOWSKI P.j. (Dep. of Mechanical Engineering, Univ. of Minnesota, 111 Church Street S.E., Minneapolis, MN 55455, USA)
資料名： International Journal of Heat and Mass Transfer  (International Journal of Heat and Mass Transfer)
巻： 53  号： 5-6  ページ： 1088-1099  発行年： 2010年02月 
JST資料番号： C0390A  ISSN： 0017-9310  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 蛇行形熱交換器形態での流動と熱伝達の数値シミュレーションを行い,熱交換器解析での多孔質媒質手法の適用について実証した。シミュレーションは二つの異なる手法を用いて行った。第一の手法では,多孔質連続体均一モデル(PCM),または巨視的モデルを適用した。固体と流体相は,ユニットセルスケール解析により個別に計算した異方性の有効特性を有する単一で均一な媒質としてモデル化し,巨視的解析に利用した。第二の手法では,連続体不均一モデル(CM),または微視的モデルを用いて,流体相に関する運動量とエネルギー方程式を解いた。流れ場の規則的な障害となる固体相については,本事例では空間的に周期的なパターンの正方形ロッドで構成した。微視的モデルでは全ての流れ特性の計算を含むので,計算時間がかなり大きくなる。比較により,多孔質連続体モデル利用による利点,すなわち,計算時間の大きな節減を示した。これについては特にパラメトリック研究で役に立つ。巨視的モデルの有効特性には,透過率値,Forchheimer係数,熱分散係数を組入れ,周期的ユニットセルスケール解析の結果から構築した熱伝達係数を個別に求めた。微視的モデルによる結果は,多孔質媒質の代表要素体積(REV)に関して体積平均とし,巨視的モデルの結果との比較のため平均値を生成した。事例熱交換器の蛇行区間内での種々の軸方向と縦方向での平均速度と温度の分布については,微視的モデルの結果と巨視的モデルの結果の体積平均間で一致することを示した。さらに,比較によりこれらのモデルによる局所と大域的残差に関して検討した。これにより計算による局所的残差については流線曲率(曲率半径の逆数)とユニットセルのスケールとの無次元積に良い相関のとれることを明らかにした。REVに関して平均した局所的残差である大域的残差については,充填数(蛇行区間内でのユニットセルの数)と相関がとれることを示した。充填数については巨視的モデルを用いる場合に生ずる大域的残差の推定に用いた。Copyright 2010 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.

シソーラス用語： *熱交換器 ,  *多孔質体 ,  *多孔質中の流れ ,  連続体 ,  *熱流力特性 ,  解析モデル ,  数値解析 ,  計算機シミュレーション ,  蛇行 ,  温度分布 ,  流速分布 ,  *形状効果 ,  サイズ効果 ,  曲率
準シソーラス用語： 曲率半径

分類 (2件)： 熱交換器,冷却器  (PA03020G) ,  不均質流  (BC02060J)

タイトルに関連する用語 (8件)： 多孔質 ,  連続体 ,  連続体モデル ,  蛇行 ,  熱交換器 ,  流動 ,  熱伝達 ,  シミュレーション