― 33 ―平面と曲面からなる二次元柱群の熱伝達
土田一・瀬浪健＊・相場眞也＊＊

Heat Transfer around Two-dimensional Bluff Bodies Consisting of a Plane Surfaceand Curved OneHajime TSUCHIDA, Takeshi SENAMI ＊ and Shinya AIBA ＊＊（平成20年10月28日受理）
In this paper, the heat transfer characteristics around the cylinder are discussed. We
experimented settled four two-dimensional bluﬀ bodies consist of a plane surface and curved
one cut from circular cylinders at right angle to ﬂow of air. Their in-line pitch ratio and theReynolds number is in the range of 1.15≦ c/d ≦1.9（c ＝ distance between tube's centers, d ＝tube diameter）; 1.41×104≦ Re ≦1.99×104. As a result, it was found that there existed a critical
Reynolds number, and average of heat transfer in 3rd T.P. and 4th T.P. were a almost the same.

1.

緒言

熱交換器とは，ある流体から他の流体へ熱移動させる装置であり，産業，民生の各分野にわたって，加熱，予熱，蒸発，凝縮，冷却などの操作に広く利用されている（1）。特に管型熱交換器では，円管が使用されることがほとんどであるが，性能向上のためには熱伝達に優れることは当然であるが，流動抵抗も低いことが要求される。近年，省エネルギー及びエネルギーの有効利用という時代の要請により，熱交換器の高性能化及びコンパクト化に関してこれま（3）で種々の試みがなされている（2）。しかしながら，特に円管を用いてコンパクト化を想定した研究では，そのピッチ比が1.2以下で急激に伝熱性能が低下することが報告されている（2）。このことから，相場ら（3）は円管を切断角θc＝53°で削り出した平面と曲面からなる単独二次元柱（Fig. 1）を，気流中に迎え角θ＝90°で設置した場合，抗力係数と背圧係数が円管の60％程度となり，また，平均熱伝達率に関してもレイノルズ数が6.0×104以上では最大33％程度増加することから，熱伝達を促進できしかも流動抵抗も小さくできることが示されている。
さらに，二次元柱を流れ方向に極めて狭い間隔（c/d ＝1.15）で 2 本設置した場合の研究（4）では，相場らの一行管
＊

秋田工業高等専門学校専攻科学生
秋田高専名誉教授＊＊

秋田高専研究紀要第44号

群（2）と比較し，特に下流側二次元柱（2nd T.P.）の熱伝達が約1.4倍程度向上し，流動抵抗も小さくなることが報告されている。また，二次元柱を 3 本設置した場合の研究（5）では，相場らの一行管群（2）と比較し，熱伝達が最大20%程度促進されるという報告もされている。
このような背景より，本研究では，新たな伝熱管として提案されている前述の平面と曲面からなる二次元柱を気流中に迎え角θ＝90°で流れ方向に 4 本設置し，極めて狭い間隔（c/d ＝1.15）から比較的広い間隔（c/d ＝1.9）において，流速を変化させるとともに，二次元柱群の熱伝達特性を流れ特性との関連で明らかにするための実験的研究である。
表記記号
cp ：圧力係数＝（p-p∞）/（0.5･ρ･U ∞2）
CD ：抗力係数＝D/（0.5･l･d･ρ･U ∞2）
c ：軸間距離［mm］
D ：抗力
d ：二次元柱の円弧間距離［mm］
l：二次元柱のスパン方向の長さ［mm］
Nu ：ヌセルト数＝α･d/λRe ：レイノルズ数＝U∞･d/ν
s ：二次元柱の半円周＝43.4［mm］
S ：伝熱面積［m2］T ∞ ：主流温度［K］
Tw ：二次元柱の表面温度［K］
T.P. ：テストピース

― 34 ―
土田一・瀬浪健・相場眞也

U ∞ ：主流速度［m/s］
x ：上側曲面中央からの円周方向の距離［mm］
X ：主流方向の距離［mm］
Y ：主流と直角方向の距離［mm］
Q ：供給熱量［W］
α ：伝達率＝ Q/（S･（Tw － T ∞））［W/（m2･K）］
θ ：迎え角［deg.］θc ：切断角［deg.］
ν，λ，ρ：空気の動粘性係数，熱伝導率，密度2.

実験装置及び実験方法

長さ約1000mm，高さ320mm，幅214mm の矩形断面を測定部とする吹き出し形風洞を用い，測定部
中央に Fig. 1 に示すような切断角θc＝53°で削りだした二次元柱を迎え角θ＝90°で気流に直行するように 4 本並べて設置し（以後，上流側から 1stT.P.,
2ndT.P., 3rd.T.P., 4thT.P. と呼称する），熱伝達率を測定した。また熱伝達特性を流れ特性との関連で考察するため，それぞれの二次元柱の圧力係数 cp を測定した。熱伝達測定用二次元柱は Fig. 2 に示すよ
うに，ベークライトと同様の熱伝導率を持つ円弧間距離 d＝30mm のポリアセタール製で，0.1mm のT 型熱電対を平面部は3.0mm 間隔，曲面部は2.4mm間隔で合計32本配置し，厚さ20μｍのステンレス箔の裏に固定されている。ステンレス箔の幅は20mmで上記素材にらせん状に 7 巻きし，直流電源を用い通電加熱し，熱流束一定のもと各位置での表面温度を測り，熱伝達の測定を行った。また，流れ特性把握の手段として各位置における圧力係数算出のため，熱伝達測定用二次元柱と同一寸法のものを製作し，表面温度の測定位置と同一になるように0.6mmの圧力孔を16個あけ，角度を変えることにより，32箇所の圧力を測定した。さらに，これらの結果から抗力係数 CD を求めた。なお，それぞれの T.P. の中心軸を基準とし，二次元柱の上流側を＋ xs，下流側を－ xs としている。また，二次元柱の A － B 間及Fig. 1座標系

Fig. 2

熱伝達率および圧力測定用二次元柱

び C － D 間はそれぞれ，上流側平面部及び下流側平面部。A － C 間及び B － D 間はそれぞれ，上側曲面部及び下側曲面部としている。実験は，二次元柱の円弧間距離 d を代表長さとした Re 数を1.41×104～6.15×104（主流速度 U ∞＝7～32m/s）について，二次元柱の軸間距離を c とした無次元軸間距離 c/d を1.15，1.3，1.6，1.75，1.9の 5 種類に関して行った。
なお，試験用二次元柱のブロッケージ比は0.094，アスペクト比は7.13である。さらに，流れ模様を観察するため自作の回流水槽を使用し，アルミ粉を用いた表面浮遊法による可視化も行った。
3.

実験結果及び考察

レイノルズ数 Re の変化により，熱伝達特性がどのように変化するのか，以下流れの可視化，局所熱伝達率及び圧力分布について記述し，次に平均熱伝達と抗力係数について述べて説明する。
3.1 流れの可視化
熱伝達特性を流れ特性との関連で把握するため，自作の回流水槽（測定部長さ1800mm，幅400mm）を用い，アルミ粉をトレーサーとした表面浮遊法による流れの可視化を行った。Fig. 3 は c/d ＝1.3，
Fig. 4 は c/d＝1.9の場合で，実験条件はいずれも Re＝0.43×104（U ∞＝0.188m/s），シャッタースピードは0.25秒である。
c/d ＝1.3の場合，1stT.P. に衝突した主流は 1stT.
P. の上下曲面部に沿って流れ，上下曲面中央部近傍で剥離する。剥離した流れは 2ndT.P. の A 及び Bコーナー近傍に交互に衝突し，その後，2ndT.P. の曲面に沿う流れと 1stT.P. と 2ndT.P. との間に巻き込まれる流れに分かれる。また，2ndT.P. の曲面に沿う流れは剥離した後，3rdT.P. の A 及び B コーナー近傍に衝突する。さらに，3rdT.P. の上下曲面を沿う流れは剥離した後，3rdT.P. と 4thT.P. の間に主流を巻き込みながら流れ，4thT.P. の前面部を経て，平成21年２月

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平面と曲面からなる二次元柱群の熱伝達Fig. 3

表面浮遊法による流れの可視化
4（Re ＝0.43×10 ，c/d ＝1.3，シャッタースピード0.25秒）

Fig. 4

曲面部下流側では緩やかにその値が増加するが C 及
び D コーナーを境に再び低下し，平面 C － D の中央部で極小値を示す分布となっている。これは，平面A － B に衝突した流れは平面部から曲面部に沿って流れるが，曲面中央部までは層流境界層が形成され徐々にその厚さが増すことからα値が低下する。その後曲面中央部近傍から境界層が乱流に遷移し，C及び D コーナー近傍で剥離が生じるためと考えられる。Re ≧3.90×104 では，Re ≦3.04×104の場合の分布形状とは異なり，平面 A － B ではその中央近傍に極小値が存在し，A 及び B コーナーを経て xs/s ＝0.1及び±1 近傍に極大値が現われている。この場合，平面部に衝突した流れが A 及び B コーナー近傍で流速が増加していることからα値が高く，最大値を示す位置では流れが乱流剥離するためであり，またその下流側でα値が減少しているが，この部分では乱流境界層が形成され，その厚みが増していくためと考えられる。一方，Fig. 6 に示す c/d ＝1.9では，Re≦3.04×104は c/d ＝1.3の分布形状とほぼ同様である
が，平面 C － D 中央部で極大値が存在している。こ表面浮遊法による流れの可視化

4（Re ＝0.43×10 ，c/d ＝1.9，シャッタースピード0.25秒）

上下曲面に沿って流れる。その後，剥離した流れは 4thT.P. の背面部に再付着する流れと後方に流れる流れに分かれる。なお，それぞれの T.P. 間の流れ場は剥離した流れの巻き込みによる渦形成により，複雑な流れとなっている。
c/d ＝1.9の場合，軸間距離が広くなっていることで，c/d ＝1.3の場合は異なり，それぞれの T.P. 間で渦形成が著しくなっていることが確認できる。なお，
この場合，c/d ＝1.3の場合と同様に T.P. 間の渦形成は一方向ではなく，上側及び下側から交互に行われている。
3.2 局所熱伝達率
3.2.1 1stT.P. の局所熱伝達率
Fig. 5，6 は，c/d ＝1.3と c/d ＝1.9の 1stT.P. の 局
所熱伝達率を Re 数をパラメータにとり，示したものである。ここで，縦軸は局所熱伝達率α，横軸は測定位置 Xs/s を表し，A－B 間，C－D 間はそれぞれ上流側平面部及び下流側平面部，A－C 間，B－D 間はそれぞれ上側曲面部及び下側曲面部を示している。いずれの場合も，Re 数によって分布形状が異なっている。Fig. 5 に示す c/d ＝1.3の場合，Re ≦3.04×104では，平面 A － B 間ではほぼα値が一定値を示し，上下曲面部で低下している。そしてその後，
秋田高専研究紀要第44号

Fig. 5

1stT.P. の局所熱伝達率（c/d ＝1.3）

Fig. 6

1stT.P. の局所熱伝達率（c/d ＝1.9）

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土田一・瀬浪の場合，軸間距離が広くなったことで 1stT.P. の背面部で巻き込まれた流れによる渦形成が著しくなるため，極大値が存在すると考えられる。
3.2.2 2ndT.P. の局所熱伝達率
Fig. 7，8 は，c/d ＝1.3と c/d ＝1.9の 2ndT.P. の局所熱伝達率を示したものである。
c/d＝1.3の場合（Fig. 7），Re ≦1.99×104 ではその分布形状はほぼ同様で，平面 A－B の中央部よりやや下部近傍でαの最小値を示している。その後，A及び B コーナーに近づくに従いα値が緩やかに増加し，曲面部である xs/s ＝0.2及び±1 近傍に最大値が存在する。その後，曲面部の下流側へ向かうに従いα値は減少している。これは，1stT.P 曲面部から剥離した流れが 2ndT.P. の A 及び B コーナー近傍に衝突し，その後 T.P. 間に巻き込まれる流れと 2ndT.P.
曲面の沿う流れに分けられる。T.P. 間に巻き込まれる流れは平面 A － B に沿って流れ，A 及び B コーナー近傍に交互に渦を形成する。これにより，平面 A － B 中央部近傍の流れが弱まることでαの最小値が存在するものと考えられる。また，衝突後Fig. 7

Fig. 8

健・相場眞也の 2ndT.P. の曲面部には乱流境界層が形成され，下流側に向かうほど厚くなることからα値が緩やかに低下すると考えられる。Re ≧3.04×104 では，分布形状は Re ≦1.99×104 とほぼ同様となっているが，αの最大値の示す位置が異なり，xs /s ＝0.1近傍に存在し，下流側へ移行している。これは，流速の増加に伴い，1stT.P から剥離した流れの衝突が 2ndT.
P. の曲面中央部近傍へ後退することからα値の最大値も下流側へ移行しているものと考えられる。
c/d ＝1.9の場合（Fig. 8），いずれの Re 数においてもその分布形状は c/d ＝1.3の場合とほぼ同様となっている。しかし，αの最大値を示す位置が c/d＝1.3と異なり，いずれの Re 数においても x/s ＝0.2近傍及び x/s ＝0.8近傍に存在している。この場合，軸間距離が広くなることで 1stT.P. からの剥離流の衝突と同時に主流の巻き込みも加わり，ほぼ同じ位置にαの最大値が存在するものと考えられる。
3.2.3 3rdT.P. の局所熱伝達率
Fig. 9，10は，c/d ＝1.3と c/d ＝1.9の 3rdT.P. の局所熱伝達率を示したものである。

2ndT.P. の局所熱伝達率（c/d ＝1.3）

2ndT.P. の局所熱伝達率（c/d ＝1.9）

Fig. 9

3rdT.P. の局所熱伝達率（c/d ＝1.3）

Fig. 10

3rdT.P. の局所熱伝達率（c/d ＝1.9）
平成21年２月

― 37 ―
平面と曲面からなる二次元柱群の熱伝達

c/d ＝1.3の 場 合（Fig. 9）， い ず れ の Re 数 に おいてほぼ同様な分布形状となっている。しかし，2ndT.P. と比較し，分布傾向が異なっている。すな
わち，2ndT.P. に見られたαの最大値を示す位置がRe 数の増加に伴って曲面部の下流側へ移行する現象はここでは生じていない。また，αの極大値を示す位置が A 及び B コーナー近傍に存在している。
この場合，可視化より，2ndT.P. で見られたようなA 及び B コーナー近傍で形成された渦は存在せず，
2ndT.P. と3rdT.P. 間で後流幅が減少したことにより，T.P. 間で主流を巻き込みながら交互に渦形成がなされていることを確認している。このことから，T.P. 間で主流の巻き込み，及び形成された渦が平面A － B を経て，曲面部に沿って流れるために A 及びB コーナー近傍に極大値が存在すると考えられる。
c/d ＝1.9の 場 合（Fig. 10）， 背 面 部 で あ る 平 面C － D のα値が c/d ＝1.3の場合よりも増加している。これは軸間距離が広くなったことで 3rdT.P.と 4thT.P. の間の渦形成が交互にしかも活発に行われているためと考えられる。
3.2.4 4thT.P. の局所熱伝達率
Fig. 11，12は，c/d ＝1.3と c/d ＝1.9の4thT.P. の局所熱伝達率を示したものである。
c/d ＝1.3の場合（Fig.11），3rdT.P. の分布とほぼ同様なものとなっている。しかし，Re ≦1.99×104 では平面 C － D のα値がほぼ一定となっている。このことは，背面部近傍では，渦は形成されているが，緩やかな流れとなっているためと考えられ，Re 数の増加とともに渦形成が活発になり，背面部のα値が増加したものと考えられる。c/d ＝1.9（Fig. 12）の場合，いずれの Re 数においてもほぼ同様な分布形状となっている。このことから 3rdT.P. と 4thT.P.の流動状況はほぼ同じであると推察される。

Fig. 11

4thT.P. の局所熱伝達率（c/d ＝1.3）

秋田高専研究紀要第44号

Fig. 12

4thT.P. の局所熱伝達率（c/d ＝1.9）

3.3 圧力分布3.3.1 1stT.P. の圧力分布
Fig. 13，14は，c/d ＝1.3と c/d ＝1.9の 1stT.P. の圧力係数を Re 数をパラメータにとり，示したものである。
c/d ＝1.3の場合，平面 A － B 間では Re 数によらず cp 値はほぼ一定値を示すが，A 及び B コーナー近傍で急激に減少している。これは，それぞれのコーナー近傍で平面部に衝突した主流が増速されているものと考えられ，Re 数が高くなるほど顕著となっている。その後，上下曲面部で下流側へ向かうほどcp 値は回復し，背面部である平面 C － D でほぼ同一定値を示している。また，cp の最小値を示す A 及びB コーナー近傍からの cp 値の増加は Re ≧4.97×104で大きくなっているが，Re ≦3.90×104 ではほとんど見られない。したがって，3.90×104 ＜ Re ＜4.07×104 で臨界レイノルズ数が存在することが推測され，この領域で 1stT.P. まわりの流動状況が急変しているものと考えられる。なお，c/d ＝1.9の場合，Fig. 13  1stT.P. の圧力分布（c/d ＝1.3）

― 38 ―
土田

Fig. 14

一・瀬浪

1stT.P. の圧力分布（c/d ＝1.9）

c/d ＝1.3の場合とほぼ同様な分布となっている。
3.3.2 2ndT.P. の圧力分布
Fig. 15，16は，c/d ＝1.3と c/d ＝1.9の 2ndT.P. の圧力係数を示したものである。いずれの c/d においてもほぼ同様な分布形状となっているが，1stT.P. の場合とは全く異なる分布を示している。すなわち，
平面 A － B では背面部よりも低い値でほぼ一定値を健・相場眞也

示し，曲面部で徐々に cp 値が上昇し，C 及び D コーナー近傍を境に平面 C － D ではほぼ一定値を示している。この場合，1stT.P. からの剥離した流れの一部が平面 A － B に沿って緩やかに流れること，また，剥離した流れは曲面部に沿う流れとしても存在し，さらに上流側近傍で活発ではないが渦を形成していることから A 及び B コーナーから曲面部中央近傍にかけて cp 値が上昇するものと考えられる。その後，曲面に沿った流れは曲面上で剥離し，2ndT.P. の背面部近傍に巻き込まれて複雑な流れを形成することから，平面 A － B に比較して曲面部と背面部の cp値が高くなっていると考えられる。
3.3.3 3rdT.P. の圧力分布
Fig. 17，18は，c/d ＝1.3と c/d ＝1.9の3rdT.P. の圧力係数を示したものである。
c/d ＝1.3において，いずれの Re 数においてもほぼ同様な分布傾向を示し，平面 A － B ではほぼ一定値であり，A および B コーナー近傍で cp 値が穏やかに上昇している。その後，xs/s ＝0.2及び±1 近傍を境に下流側以降でほぼ一定値を示している。このFig. 15

2ndT.P. の圧力分布（c/d ＝1.3）

Fig. 17

3rdT.P. の圧力分布（c/d ＝1.3）

Fig. 16

2ndtT.P. の圧力分布（c/d ＝1.9）

Fig. 18

3rdtT.P. の圧力分布（c/d＝1.9）
    
平成21年２月

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平面と曲面からなる二次元柱群の熱伝達

場合，2ndT.P. から剥離した流れが 3rdT.P. の A お
よび B コーナー近傍で衝突し，さらに主流が T.P. 間に流れ込むことで 2ndT.P. と 3rdT.P. との間で形成された渦流が 3rdT.P. の平面 A － B から A および Bコーナーを経て曲面部に沿って流れているためと考えられる。c/d ＝1.9の場合，いずれの Re 数においてもほぼ同様な分布傾向となっているが，c/d ＝1.3の場合とはその分布傾向が全く異なっている。すな
わち，平面 A － B の cp 値は背面部である平面 C － Dよりも高くなっており，1stT.P. に類似した分布形状となっている。この場合，軸間距離が広くなったことで T.P. 間に主流が巻き込まれたことで 1stT.
P. の分布傾向に近づいたものと考えられる。
3.3.4 4thT.P. の圧力分布
Fig. 19，20は，c/d ＝1.3と c/d ＝1.9の 4thT.P. の圧力分布を示したものである。c/d ＝1.3の場合，いずれの Re 数においてもほぼ同様な分布傾向を示し，
平面 A － B ではほぼ一定値であり，A 及び B コー
ナー近傍を境に cp 値が穏やかに低下している。その後，曲面部中央近傍を境に下流側ではわずかなFig. 19

4thT.P. の圧力分布（c/d ＝1.3）

Fig. 20

4thT.P. の圧力分布（c/d ＝1.9）

秋田高専研究紀要第44号

cp 値の上昇はみられるもののほぼ一定値を示している。この場合，4thT.P. の前面部近傍では複雑な流れとなっており，また，背面部近傍では渦は形成されているが，比較的緩やかな流れとなっていることが考えられ，このことから，前面部は背面部よりもcp 値が高くなっているものと考えられる。
c/d ＝1.9の場合，3rdT.P. とほぼ同様な分布形状となっているため，3rdT.P. と 4thT.P. の流動状況はほぼ同様なものとなっていることが考えられる。
3.4 平均熱伝達
Fig.21，22は，それぞれ c/d ＝1.3，1.9における平均熱伝達 Num を示したもので，比較のため，相場らの円管を 4 本設置した一行管群（2） の結果も示している。なお，Fig.21の相場らの一行管群（2）の結果は c/d ＝1.8の場合である。c/d ＝1.3の場合，本実験
結果において 1stT.P. では Re 数が4.0×104 近傍の伝熱特性の変化が，3.3.1 節の圧力係数の変化と対応していることから，臨界レイノルズ数が存在すると推測され，さらに Re 数の増加とともに境界層の乱れ強さも増加するため，Re ≧3.90×104 では著しく熱伝達が向上したものと考えられる。2ndT.P. の場合，1stT.P. に比較し熱伝達は向上しているが Numcの Re 数 に 対 す る 挙 動 が 1stT.P. に 類 似 し て お り，2ndT.P. にも臨界レイノルズ数が存在すると考えられる。ところで，円柱群では c/d ≦1.3の狭い軸間距離において Re ＝2.1×104 近傍に限界レイノルズ数
Redc が存在し，この Redc 以下では円柱間がきわめて淀んだ死水域となることから急激な Num の低下が現われると報告されている。本実験結果では，前述のごとく Re ＜2.1×104 の領域では円柱群の結果に比較し，熱伝達が向上（最大で30%程度）しており，1stT.P. と 2ndT.P. 間の流れ場がさほど活発ではないが流動しているためと考えられる。

Fig. 21 平均熱伝達 （c/d ＝1.3）

― 40 ―
土田

Fig. 22

一・瀬浪

平均熱伝達（c/d ＝1.9）

健・相場眞也

Fig. 23抗力係数 （c/d ＝1.3）

c/d ＝1.9の場合，1stT.P. を除くと Num の Re 数への依存性は相場らの円柱群の場合と同様，ほとんど見られない。この場合，T.P. 間の主流の巻き込みがあることから，2ndT.P. 及び 3rdT.P. さらに 4thT.P.の流動状況がほぼ同様なものとなっているためと考えられる。さらに，円柱群と比較し，いずれの T.P. においても二次元柱群が高い値を示し，最大20％程度熱伝達が向上する結果が得られた。したがって，比較的狭い軸間距離の場合，二次元柱群で伝熱管を構成することで熱交換器の性能向上が期待できる知見を得た。
Fig. 24 抗力係数（c/d ＝1.9）
3.5 抗力係数
Fig. 23，24は，それぞれ c/d ＝1.3と c/d ＝1.9における抗力係数 CD の Re 数による変化を示したもので
4. 結言あり，比較のため，相場らの円管を 4 本設置した一行管群（2）の結果も示している。なお，Fig.24の相場
平面と曲面からなる二次元柱を迎え角θ＝90°でらの結果は c/d ＝1.8を示している。c/d ＝1.3の場合，流れ方向に 4 本並べて設置し，無次元軸間距離 c/d
1stT.P.，3rdT.P.，4thT.P.，において Re 数の増加に＝1.15～1.9の 5 種類についてレイノルズ数 Re を変伴い，CD 値が減少し，Re ＞4.0×104 ではほぼ一定化させ，熱伝達特性を流れ特性との関連で明らかに値を示している。この場合，3rdT.P. 及び 4thT.P. のするための実験的研究を行った。本実験範囲で得ら背面部での渦形成が影響し，各 T.P. の前面部への主れた主な結果を以下に示す。
流の巻き込みと背面部の渦形成により，両者の速度差，流れ特性も極めて円柱群に類似しているという （1）平均熱伝達及び抗力係数は c/d 及び Re 数によ結果が得られた。
らず，3rdT.P. と 4thT.P. はほぼ同様な結果が得
c/d ＝1.9においては，3rdT.P. 及び 4thT.P. ではられた。このことは，可視化実験により，これ若干 CD 値に差異はみられるが，ほぼ同じ傾向を示らの二次元柱まわりの流動状況がほぼ同様であし，円柱群の 3rdT.P. と 4thT.P. の挙動とも類似しることからも確認できた。ている。このことから，2ndT.P. 以降では定性的に （2）c/d ＝1.3の場合，特に Re ＜2.1×104 の範囲におも定量的にもほぼ一致していることから，熱伝達特いて円管群に比較し，平均熱伝達がいずれの性同様，流れ特性も極めて円柱群に類似していると
T.P. においても高い値を示し，最大30％程度熱いう結果が得られた。
伝達が向上する。
（3）c/d ＝1.9の 場 合， 本 実 験 の Re 数 の 範 囲 で は，
平成21年２月

― 41 ―
平面と曲面からなる二次元柱群の熱伝達

円管群に比較し，平均熱伝達がほぼ同程度，もしくは高い値を示し，最大20％程度熱伝達が向上する。
（4）平均熱伝達特性において，1stT.P. 及び 2ndT.P.
ではレイノルズ数 Re が4.0×104 近傍で急激な変化が生じ，このレイノルズ数以上で熱伝達の向上が顕著となることから，臨界レイノルズ数が存在することが明らかとなった。

秋田高専研究紀要第44号

参考文献（1）関信弘－編・他 9 名，伝熱工学（1988） 森北出版
（2）相場眞也・他 2 名，機論，46-406，B（1980），1133-1143（3）相場眞也・高橋洋輔，機論，65-638，B（1999），
3406-3413（4）土田 一・他 2 名，秋田高専研究紀要 No.39（2004-2），23-29（5）後藤 智・土田 一，秋田高専研究紀要 No.42（2007-2），13-20