磁場による磁性流体気液二相流の熱と流れの制御

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03402029
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 神山 新一 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80006171)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小山 忠正 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (80006189) ; 西山 秀哉 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (20156128) ; 大久保 雅章 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (40223763)
• Keywords: 磁性流体 / 気液二相流 / 磁場制御 / エネルギ-変換 / 気泡 / 沸騰 / 熱伝達

Research Abstract

磁性流体の気液二相流を活用した新しいエネルギ-変換システム開発の基礎研究として、非一様磁場下での感温磁性流体の気液二相流動特性に関する研究を行った。
まず始めに、磁性流体の管内沸騰気液二相流動特性を理論的に解析するために、沸騰による気泡発生頻度を正規分布で与えて、一次元流れとしての取扱いの基礎方程式を解き、流路に沿うボイド率、スリップ比及び圧力の分布を求めた。その結果、磁場の作用下で二相流を利用することが、磁性流体を駆動するのにより効果的であることを明かにした。
以上の理論的考察に基づき、非一様磁場下での磁性流体の気液二相流の流動及び熱伝達特性を精度よく測定するための基礎実験装置を設計・試作した。
予備実験として、加熱した空気を磁性流体の実験ル-プの磁場作用域の中央部から注入し、その下流側で気液二相流を実現させ、二相流の管内圧力分布及び温度分布に及ぼす磁場の影響の検討を行った。さらに、管路内にヒ-タ-を挿入し沸騰二相流の実現による磁性流体の駆動効果についても予備的考察を行った。その結果、次年度の本格的実験計画の指針をうることができた。
なお、磁性流体中の気泡の運動に及ぼす磁場の影響を明かにするために、磁場の作用下での静止磁性流体中の気泡の運動についても数値解析ならびに実験結果の画像解析により検討を行った。

Research Products

• [Publications] shinichi,Kamiyama: "GasーLiquid Twoーphase Flow of Magnetic Fluid" Proc.of International Conference on Multiphase Flow '91ーTsukuba. 3. 77-83 (1991)
• [Publications] Masaaki,Okubo: "Analytical Study on Twoーphase MHD Flow of Electrically Conducting Magnetic Fluid" Proc.of Intern.Conf.on Energy Tansfer in MHD Flows,Cadarache,France. 323-334 (1991)
• [Publications] 石本 淳: "磁性流体気液二相流を用いたエネルギ-変換システムに関する基礎研究" 第4回電磁力関連のダイナミックスシンポジュウム. (1992)
• [Publications] 大久保 雅章: "磁性流体気液二相流における気泡運動の画像処理" 磁性流体連合講演会講演論文集. 31-33 (1991)
• [Publications] Shinichi,Kamiyama: "Pipe Flow Ploblems of Magnetic Fluids" Intern.J.of Japan Soc.Mech.Engrs.(1992)