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中川 勝文(なかがわ まさふみ)

所属 未来ビークルシティリサーチセンター
兼務
職名 特定教授
専門分野 機械工学 / 混相流工学 / 熱工学
学位 工学博士(東京工業大学)
所属学会 日本機械学会 / 日本混相流学会 / 日本伝熱学会
E-mail nakagawa@me
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web http://www.nak.me.tut.ac.jp/

研究紹介

混相流工学研究室では高速二相流の熱・流体力学が研究されています。特に、当研究室で、超音速二相流ノズル内に発生する衝撃波の新しい理論が提出され、これが冷凍機に用いられるエジェクタや低温度差発電に使われる二相流ノズルの開発に適応されました。本研究室では(株)デンソーと共同研究を行いエジェクタサイクルという高性能の冷凍機を生み出しました。

テーマ1:先細末広ノズルによる単成分二相流の減圧加速に関する研究

概要

二相媒体を用いたトータルフローシステムにおいてエネルギー変換効率の低下の原因は主に、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する過程において生じる。したがって熱エネルギーを運動エネルギーに変換するノズルの効率が低いので、これを改善する必要がある。また、二相媒体の音速は極端に低いので、このノズルでは二相流を超音速まで加速しなければならない。単成分二相流の急激な減圧過程において、気体と液体の間に生じる温度非平衡や運動量非平衡が加速性能を低下させている。本研究はこの単成分二相流の先細末広ノズル内で生ずる非平衡過程を明らかにし、加速性能を改善する種々の方法を提案する。

キーワード

単成分二相流、超音速、温度非平衡、減圧沸騰、先細末広ノズル

テーマ2:超音波印加による伝熱促進に関する研究

概要

超音波を液体中の発熱体に印加すると熱伝達率は増大する。特にこの超音波によってキャビテーションが発生するときには熱伝達率はさらに増大する。この技術は最近特に小型化、高集積化された電子機器の冷却に応用できる可能性がある。また、高性能の圧電素子の開発によって局所的に容易に超音波を印加することもでき、その結果熱伝達率を細かく制御することができる。本研究は実際の応用を考え、超音波の波長より大きな伝熱面での伝熱促進の効果とキャビテーションの強さの関係を明らかにし、熱伝達率が向上する伝熱面の構成を提唱する。

キーワード

超音波、キャビテーション、伝熱促進、マイクロジェット、超音波エロージョン

テーマ3:ペルトン水車を用いたトータルフローシステムの性能

概要

地熱エネルギーや工場排熱のような低温度エネルギーの発電システムにおいて現在は熱水を減圧沸騰させ、気液分離した後の蒸気のみを利用するフラッシュタービンシステムが使われているが、減圧沸騰時に生じる二相媒体の持つエネルギーを有効に利用することが出来ない。トータルフローシステムは、この二相流のエネルギーを回収するために考え出されたものである。特に 200℃以下の低温度差のエネルギーに対してはこの二相流のクオリティは低く、エネルギーの大部分は液体が運んでいる。本研究は、この液体に注目し高落差水車であるペルトン水車をこのシステムに応用することを提案し、このシステムの性能を明らかにしようとするものである。

キーワード

トータルフローシステム、ペルトン水車、二相流、地熱エネルギー、低温度差エネルギー

担当授業科目名(科目コード)

原子力工学概論 ( 112072) / 気体力学 ( 112225 122221) / 数値解析法基礎 ( 112255) / 混相流の工学 ( 212053)

その他(受賞、学会役員等)

PCVオイルミストセパレータの分離性能向上に関する研究
冷凍サイクルに適応される二相流エジェクタの開発
超音波による液中プラズマの制御に関する研究


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