流体工学研究室| 東京都市大学 - vortex tubefile . vt 172687.fld cycl e. 172687 time : o....

解析モデル

ΦDc=6㎜b=10㎜T=3㎜

L=100㎜ΦD=20㎜ΦDｈ=17㎜

Code:SCRYU/TetraAssumption:

3次元圧縮粘性流れ乱流モデル：K-εモデル

メッシュ数：

Boundary conditions:Inlet：表面圧力規定600KPa

温 度:25℃Cold end：大気解放Hot end：80kPawall 断熱

Vortex tubeノズルを通して円管内に圧縮空気を流入し旋回流を生成、円管両端から高温・低温の二つの気流を分離抽出する装置・ 可動部品がなく比較的形状が簡単・菅中央部が低温かつ強制渦の領域ができ、管壁側に高温かつ自由渦の領域ができる

Free vortex region

Forced vortex region

hot

cold

Objective

温度分離の機構に関して未解明な部分が多い

流速

0

50

100

150

200

250

300

0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012

Sw

irl ve

locit

y V

θ(m

/s)

Radius of tube r’

高温作業場で使用される冷房服や切削加工時における刃物及び被加工物の冷却等

接線速度分布

応用例

Cold_end側：約-３０℃

Hot_end側：約２５℃

温度分離のメカニズム解明の予備研究としてCFD解析の最適条件の検討を行う

解析条件

Numerical analysis

Forced vortex region

Free vortex region

・中央部分にCold_endへ旋回を伴う流れる気流と壁面付近にhot_endへ旋回を伴いながら流れる気流が確認できた。

・Cold_end側とhot_end側で温度分離が確認できた。

・中央に強制渦、管壁面側に自由渦の領域を確認できた。また、先行研究で確認されているk-εモデル用いた時の内外の旋回流の境界が他の乱流モデルを用いた時より、壁面側に現れるといった傾向も確認できた。

・CFD解析において規定する圧力の最適な値の検討

・バルブ形状の検討

introduction

result

conclusion Future work

Vortex tubeM1 望月翔太B4 山下大夢,山田純一郎

※r’:管中心からの距離rを管半径dで無次元化したもの