RNG k-?乱流モデルを用いて、超臨界CH₄-H₂混合作動流体の水平管内での流動および熱伝達特性を数値的にシミュレーションした。水素混合比0～30％のCH₄-H₂混合作動流体の熱物理的性質と、水素混合比0～15％の水平管内における熱交換過程を分析した。特に、質量流速(150～250 kg/(m²·s))および熱流密度(150～250 kW/m²)が水素混合比10％のCH₄-H₂混合作動流体の流動熱伝達特性に及ぼす影響を研究した。結果は次の通りである：水素混合比が0から30％に増加するに伴い、CH₄-H₂混合作動流体の擬臨界温度は190.4 Kからわずかに上昇した後、直ちに181.7 Kに低下し、擬臨界圧力は4.3 MPaから12.3 MPaに上昇した。水素混合比(0～15％)の増加に伴い、流体と壁面間の熱交換が強化された。質量流量の増加はCH₄-H₂混合作動流体の熱伝達能力を強化し、浮力効果による熱伝達悪化を緩和した。熱流密度の増加は混合流体の下壁面の熱伝達を強化したが、気膜の早期出現は上壁面の熱伝達を弱めた。質量流速および熱流密度の増加は異なる程度で熱伝達を強化することができる。研究結果は、水素混合天然ガス輸送および動力サイクルシステムにおける混合作動流体の熱交換器の理論的参考となる。

超臨界メタン;混合作動流体;熱伝達特性;数値シミュレーション