屈曲した流路内流れの流動特性に関する研究

摘要

近年，エネルギー効率の向上において，熱交換器の高性能化·小型化が求められている．その中でも，燃料電池に用いられる水冷式熱交換器においては，熱効率の高性能化以上に，水垢や析出物の流路内堆積化を解決する必要がある．矩形型の流路は流路内に析出物は溜まりにくいが，熱効率は低下する．そのため，流路を蛇行させることによって，流路の伝熱面積を増やすとともに，流路形状の影響による流動を利用し，析出物が詰まりにくくする目的で，蛇行流路を取り入れていることが多い．しかしながら，蛇行流路に対する従来の知見は，高レイノルズ数の乱流領域に限られており，燃料電池等で用いられるようなマイクロチャンネル下での層流状態でかつ熱交換を行うような流れ場の知見はほとhど得られていないのが現状である．そこで, 本研究では，低レイノルズ数の層流状態における蛇行流路内において，矩形物体を設置し，物体によって発生する渦による流体混合作用の調査を行った．