合成ジェット

流体力学において、合成ジェット流は、周囲の流体から構成される ジェット流の一種である。[ 1 ]合成ジェットは、開口部からの流体の周期的な噴出と吸引によって生成される。この振動運動は、キャビティ内のピストンやダイヤフラムなどによって駆動される。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

シンセティックジェット流は、周囲の流体から「合成」される流れであることから、アリ・グレザーによって名付けられました。対流ジェットを生成するには、パイプで送り込まれた圧縮空気や水道管などの外部流体源が必要です。

シンジェットデバイス

合成ジェット流は、電磁駆動装置、圧電駆動装置、あるいはピストンなどの機械駆動装置など、様々な方法で開発できます。いずれの駆動装置も膜またはダイヤフラムを毎秒数百回上下に動かし、周囲の流体をチャンバー内に吸い込み、その後排出します。この機構は比較的単純ですが、極めて高速なサイクルを実現するためには、産業用途に耐えうるデバイスを製造するために高度なエンジニアリングが必要です。

ホットスポットの熱管理には、テキサス州オースティンに本社を置くNuventix社が市販しているSynjet [ 5 ]が、 2000年にジョージア工科大学のエンジニアによって特許を取得しました[ 6 ] 。この小型のSynjetモジュールは、産業用スポット冷却のために正確な場所に向けることができるジェットを作り出します。従来、金属製のヒートシンクが電子部品から熱を空気中に伝導し、その後、小型ファンが熱気を排出します。Synjetモジュールは、マイクロプロセッサ、メモリチップ、グラフィックスチップ、バッテリー、無線周波数部品などのデバイスの冷却ファンを置き換えたり、補助したりします。さらに、SynJet技術は高出力LEDの熱管理にも使用されています[ 5 ] [ 7 ]

合成ジェットモジュールは、航空機内の気流を制御して揚力を高め、操縦性を向上させ、失速を制御し、騒音を低減するためにも広く研究されてきました。[ 8 ]この技術を適用する際の問題としては、重量、サイズ、応答時間、力、流れを制御する複雑さなどがあります。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

カリフォルニア工科大学の研究者は、イカやクラゲが出す天然のジェットをモデルにした、小型水中車両に推力を提供する合成ジェットモジュールの試験も行っています。[ 13 ]最近、テイラーズ大学工学部（マレーシア）の研究チームは、合成ジェットを混合装置として使用することに成功しました。[ 14 ]合成ジェットは、特にせん断に敏感な材料に対して効果的な混合装置であることが証明されています。

参考文献

  1. ^スミス、バートン；グレザー、アリ（1998年）「スミス、BL、グレザー、A. （1998年）合成ジェットの形成と進化」『流体物理学』10 （ 9）：2281-2297．doi：10.1063/1.869828．
  2. ^ Agrawal, Amit; Verma, Gunjan (2008). 「平面および軸対称乱流合成ジェットの相似性解析」. International Journal of Heat and Mass Transfer . 51 ( 25–26 ): 6194–6198 . Bibcode : 2008IJHMT..51.6194A . doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.04.011 .
  3. ^ Kotapati, Rupesh B.; Mittal, Rajat; Louis, N. Cattafesta III (2007). 「静止外部流れにおける遷移的合成ジェットの数値的研究」. Journal of Fluid Mechanics . 581 : 287– 321. Bibcode : 2007JFM...581..287K . doi : 10.1017/S0022112007005642 . S2CID 7596423 . 
  4. ^ Kamran Mohseni、Rajat Mittal (2014). 『合成ジェット：基礎と応用』 CRC Press. ISBN 9781439868102。（http://www.crcpress.com/product/isbn/9781439868102 2014年9月22日アーカイブ、 Wayback Machine）
  5. ^ a b「Nuventix - アクティブ熱管理ホットスポット冷却、空冷式熱交換器：Nuventix」。2009年1月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年1月13日閲覧。
  6. ^ 「VentureLab社、冷却用合成ジェットを商品化」 。 2006年9月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年9月18日閲覧。
  7. ^ 「Aavid, Thermal Division of Boyd Corporation」。2015年4月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年2月7日閲覧。
  8. ^ KOTAPATI, RUPESH B.; MITTAL, RAJAT; MARXEN, OLAF; HAM, FRANK; YOU, DONGHYUN; CATTAFESTA, LOUIS N. (2010-05-11). 「非線形ダイナミクスと合成ジェットに基づく標準分離流の制御」. Journal of Fluid Mechanics . 654. Cambridge University Press (CUP): 65– 97. Bibcode : 2010JFM...654.​​..65K . doi : 10.1017/s002211201000042x . ISSN 0022-1120 . S2CID 9803739 .  
  9. ^ 「MRS ウェブサイト: 合成ジェット用途向け圧電アクチュエータ」。
  10. ^ http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JFEGA4000129000007000825000001&idtype=cvips&gifs=yes
  11. ^ 「航空機の安全性向上のための適応設計技術を用いたアクティブフロー制御」sbir.nasa.gov。2021年6月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年10月27日閲覧。
  12. ^ 「ガスタービンエンジンの騒音低減のための装置、方法、およびシステム - 米国特許7159383号の請求項」。2014年1月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年1月7日閲覧。
  13. ^ Thomas, AP; Milano, M.; g'Sell, MG; Fischer, K.; Burdick, J. (2005). 「小型水中機のための合成ジェット推進」 . 2005 IEEE国際ロボティクス・オートメーション会議論文集(PDF) . pp.  181– 187. doi : 10.1109/ROBOT.2005.1570116 . ISBN 0-7803-8914-X. S2CID  15262116 . 2017年12月2日にオリジナルからアーカイブ（PDF） . 2019年7月15日閲覧.
  14. ^ Al-Atabi, Mushtak (2011-09-01). 「容器内混合における合成ジェットの利用に関する実験的研究」 . Journal of Fluids Engineering . 133 (9) 094503. ASME International. doi : 10.1115/1.4004941 . ISSN 0098-2202 . 2014年2月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年2月7日閲覧。 
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