動画リンク1：熱工学ギャラリー　円管内乱流熱伝達（赤外線高速イメージングによる可視化） (ted-jsme.jp)

動画リンク2：熱工学ギャラリー　円管内乱流がはく離・再付着した時の熱伝達（赤外線高速イメージングによる可視化） (ted-jsme.jp)

動画リンク3：熱工学ギャラリー　円管内乱流が脈動した時の熱伝達（赤外線高速イメージングによる可視化） (ted-jsme.jp)

はじめに

円管内の流れは工学上最も基本的な流れ場の一つであり、流体力学や伝熱工学では必ず学ぶ流れ場である。流れには層流と乱流の状態があり、流れが乱流に遷移すると管壁と流体間の熱交換（対流熱伝達）が大きく向上することはよく知られている。しかし、“乱流”とはどのような流れなのか、それによってどのように熱が移動するかをイメージするのは難しいのではないだろうか。

本稿では、「熱工学ギャラリー^（1）」で公開中の円管内乱流熱伝達に関する3本の動画を紹介する。これらの動画は、赤外線カメラを用いて円管内の乱流熱伝達変動を定量的に計測する手法を開発する上で取得したものである^（2）。ここでは、動画の撮影に用いた伝熱模型と撮影方法を紹介した上で、各動画からどのような現象を読み取れるかを解説する。

撮影方法

図1に、動画の撮影に用いた装置の概略を示す。アクリル製の円管（内径D = 20 mm）の一部を矩形状に切り取り、内面に熱容量の小さなチタン箔（厚さ20～40 μm）を接着している。チタン箔の外面には黒色塗料を薄く塗布して赤外線の放射率を高めている。また、周囲環境放射の影響を抑制するため、赤外線カメラで撮影する面（円管が切り取られた領域）の周囲は、内面を黒色に塗布した銅板で覆っている。

(a) 円管伝熱模型 　　　　　(b) 撮影方法

 図1　撮影に用いた装置の概略