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J-GLOBAL ID：201702257494919756   整理番号：17A1101176

多孔構造におけるマイクロ-およびナノ-スケールの熱流動に対する希薄化効果のパラメータ・スタディ

Parametric Study of Rarefaction Effects on Micro- and Nanoscale Thermal Flows in Porous Structures

著者 (1件)： ISFAHANI A.H.Meghdadi (Islamic Azad Univ., Najafabad, IRN)
資料名： Journal of Heat Transfer  (Journal of Heat Transfer)
巻： 139  号： 9  ページ： 092601.1-092601.9  発行年： 2017年09月 
JST資料番号： C0658A  ISSN： 0022-1481  CODEN： JHTRAO  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 多孔質体を充填したマイクロ-およびナノ-チャネル流路における二次元ガス流動と熱伝達について,粘性と熱伝導率に対する希薄化効果を考慮した修正LBM(格子ボルツマン法)の解法を提示し,解析した。初めに,多孔質体内の低Reynolds数粘性流の方程式と辷り境界条件に対する解析方法,および流速と内部エネルギーに関する二分布関数を用いる修正LBM(D2Q9格子)モデルの定式化を示した。多孔質マイクロ/ナノチャネル流路(6ケース)の等温Poiseuille流について,多孔質体の空隙率(ε=0.732~0.897,および1)とKnudsen数(Kn数=0.0236~10)をパラメータとして計算した。1)本LBM解析による体積流量~Kn数,および浸透率の特性をKinetic理論,標準LBM法,および線形化BGKボルツマン法の結果と比較した。2)体積流量~圧力勾配&Kn数の特性を図示し,Kn数~0.1近傍で流量が最小となる所謂,“Knudsen Minimum”を捉えることができた。3)Darcy数~1/圧力の線形特性(Klinkenberg効果)とKn数の増加に伴うDarcy数の増加の特性を確認した。4)圧力損失~Reynolds数の特性を図示し,ガス流の圧縮性を考慮すると連続体流に関するErgun相関式およびCarman-Kozeny相関式の値が上限となること等を示した。5)熱伝達のNusselt数~Kn数の特性を図示し,Kn数<0.2におけるDSMC法との良い一致を検証し,またKn数~0.1近傍におけるNusselt数の最小値を確認した。最後に,6)各ケースの平均温度分布の比較により,インライン配置の方が,また多孔質体内の障害物のサイズが小さいほど伝熱性能が高い等の知見を纏めた。

シソーラス用語： *多孔質体 ,  *チャネル流 ,  *マイクロチャネル ,  *希薄気体流 ,  *対流熱伝達 ,  粘性 ,  熱伝導率 ,  *流動解析 ,  Poiseuille流 ,  空隙率 ,  Reynolds数 ,  Knudsen数 ,  流量 ,  浸透率 ,  圧力 ,  無次元数 ,  Nusselt数 ,  温度分布
準シソーラス用語： Darcy数 ,  *ナノチャネル ,  *格子Boltzmann法

分類 (3件)： 不均質流  (BC02060J) ,  希薄気体力学  (BC04000J) ,  対流・放射熱伝達  (PA02030K)

タイトルに関連する用語 (5件)： 多孔構造 ,  スケール ,  熱流動 ,  希薄化 ,  パラメータ