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J-GLOBAL ID：201902260578716969   整理番号：19A0489267

熱音響システムの平行板熱交換器を横切る振動流における初期乱流の数値予測【JST・京大機械翻訳】

Numerical Predictions of Early Stage Turbulence in Oscillatory Flow across Parallel-Plate Heat Exchangers of a Thermoacoustic System

著者 (2件)： Saat Fatimah A. Z. Mohd (Centre for Advanced Research on Energy, Faculty of Mechanical Engineering, Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Hang Tuah Jaya, Durian Tunggal, Melaka 76100, Malaysia) ,  Jaworski Artur J. (Faculty of Engineering, University of Leeds, Woodhouse Lane, Leeds LS2 9JT, UK)
資料名： Applied Sciences (Web)  (Applied Sciences (Web))
巻： 7  号： 7  ページ： 673  発行年： 2017年 
JST資料番号： U7135A  ISSN： 2076-3417  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 本研究では,熱音響装置の熱交換器内でしばしば発生する温度勾配を受ける振動流における乱流遷移の予測に焦点を当てた。二次元計算流体力学(CFD)モデルをANSYS FLUENTで開発し,以前の実験データを用いて検証した。4つの駆動比(平均圧力に対する最大圧力振幅と定義)を調べた:0.30%,0.45%,0.65%および0.83%。0.45%の低い駆動比での乱流モデルの導入は,実験と比較して流れ構造の予測を改善し,乱流遷移が以前に考えられたよりもはるかに小さい流れ振幅で起こることを示した。本研究では,Stokes層の厚さに基づく臨界Reynolds数は70~100の範囲にある。試験したモデルは,RANS(レイノルズ平均Navier-Stokes)方程式の4つの変種,すなわちk-ε,k-ω,せん断応力輸送(SST)-k-ωおよび遷移-SSTを含み,層流モデルを参照として用いた。議論は速度分布,渦度プロット,粘性散逸及び結果としての熱伝達及びそれらの実験結果との比較に基づいている。SST-k-ω乱流モデルといくつかの場合において,過渡-SSTは数値と実験データの間の速度分布の最良の適合を与える(実験からCFD速度分布の偏差を測定する測定値は層流モデルより43%低く,計算した熱流束に関して最良の一致を与える。また,粘性散逸は駆動比の増加とともに増加した。結果は,熱音響システムの性能予測を改善するために,低振幅領域でも熱音響装置を設計するとき,乱流を考慮すべきであることを示唆した。Copyright 2019 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *乱流 ,  *熱交換器 ,  二次元 ,  熱伝達 ,  計算流体力学 ,  層流 ,  熱流束 ,  乱流モデル ,  速度分布 ,  *振動流 ,  剪断応力
準シソーラス用語： 粘性散逸 ,  Reynolds平均 ,  ANSYS ,  乱流遷移 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (6件)： 平行板熱交換器 ,  振動流 ,  定在波 ,  熱音響システム ,  乱流 ,  遷移

分類 (2件)： 対流・放射熱伝達  (PA02030K) ,  熱交換器,冷却器  (PA03020G)

引用文献 (27件)：

• Swift, G.W. Thermoacoustics: A Unifying Perspective for Some Engines and Refrigerators; Acoustical Society of America (through the American Institute of Physics): Melville, NY, USA, 2002.
• Zhang, S.; Wu, Z.H.; Zhao, R.D.; Yu, G.Y.; Dai, W.; Luo, E.C. Study on a basic unit of a double-acting thermoacoustic heat engine used dish solar power. Energy Convers. Manag. 2014, 85, 718-726.
• Matveev, K.; Backhaus, S.; Swift, G. On Some Nonlinear Effects of Heat Transport in Thermal Buffer Tubes. In Proceedings of the 17th International Symposium on Nonlinear Acoustics, The Pennsylvania State University, PA, USA, 18-22 July 2006.
• Mao, X.; Jaworski, A.J. Application of particle image velocimetry measurement techniques to study turbulence characteristics of oscillatory flows around parallel-plate structures in thermoacoustic devices. Meas. Sci. Technol. 2010, 21.
• Zhang, D.W.; He, Y.L.; Yang, W.W.; Gu, X.; Wang, Y.; Tao, W.Q. Experimental visualization and heat transfer analysis of the oscillatory flow in thermoacoustic stacks. Exp. Therm. Fluid Sci. 2013, 46, 221-231.

タイトルに関連する用語 (7件)： 熱音響システム ,  平行板 ,  熱交換器 ,  振動流 ,  初期 ,  乱流 ,  数値予測