機能流体の開発とその流動特性に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05302033
• 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): 棚橋 隆彦 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (70051638) ; 山根 隆一郎 東京工業大学, 工学部, 教授 (50016424) ; 土井 正男 名古屋大学, 工学部, 教授 (70087104) ; 佐藤 明 千葉大学, 工学部, 助手 (50211941) ; 小池 和雄 東北学院大学, 工学部, 助教授 (20108575)
• Keywords: 磁性流体 / 磁場 / 二相流 / 振動流 / 微粒子 / 凝集

Research Abstract

以下の3項目について3回の研究連絡会および1回の研究発表会をもち研究が進められた。
(1)機能流体の製造と物性に関する研究:磁場の作用下で高機能を発揮する磁性流体の製法の開発が進められ,従来の磁性流体の磁化の強さに対して3〜4倍の高い磁化を持つ窒化鉄微粒子を含む磁性流体が開発され,その磁化特性および粘度特性が調べられた。また,温度変化により磁化特性が大幅に変化する感温磁性流体として,従来のマンガン-亜鉛フェライト粒子よりも銅-亜鉛フェライト粒子を含む磁性流体の方がより優れた温度依存性を示すことが明らかにされた。
(2)機能流体の力学に関する基礎研究:磁場の作用下での超微粒子の振る舞いと凝集形態を解明するための数値シミュレーションが行われた。また,粒子の凝集を考慮して磁性流体の管内流動特性(特に,振動流特性)を求めうる理論解析を行い,実験結果をよく説明できることが示された。さらに,管内沸騰二相流の流動および伝熱特性に及ぼす磁場の影響が,実験および理論的研究の両面から行われ,気泡の微視的振る舞いをも含めて明らかにされた。
(3)流体の機能化とその応用面の開発に関する研究:高速回転軸シール,ダンパー,アクチュエータおよびエネルギー変換装置の応用機器の開発並びに性能向上に関する基礎研究が進められた。特に,アクチュエータの開発研究にみるべき成果がえられているので,次年度でさらに開発研究を進める予定でいる。

Research Products

• [Publications] 神山新一: "磁場利用機能性流体の応用" 日本機会学会誌. 96. 896-899 (1993)
• [Publications] 小池和雄: "流体運動駆動源への磁性流体の応用(第2報)" 日本機会学会論文集 B編. 59. 1804-1808 (1993)
• [Publications] H.See: "The role of water capillary forces in electro-rheological fluids" J.Phys.,D. 26. 743-752 (1993)
• [Publications] 山根隆一郎: "進行磁場により駆動される磁性流体の開きょ内流れ" 日本機会学会論文集 B編. 59. 1777-1784 (1993)
• [Publications] S.Taketomi: "Magnetooptioal Effect of Magnetic fluids" Proc.of Int.Symp.on Aerospace and Fluid Sci.-Sendai. 688-7041 (1993)
• [Publications] 棚橋隆彦: "非線形マイクロ・ポーラ電磁流体の基礎理論" 日本機会学会論文集 B編. 59. 1829-1834 (1993)
• [Publications] S.Kawano: "Flow Patterns around a Spherically Eccentric Encapsulated Liquid Drop at Low and Intermediate Reynolds Numbers" Proc.of 5th Int.Symp.on Comp.Fluid Dynamics-Sendai. 33-38 (1993)
• [Publications] I.Nakanani: "Iron-nitride Magnetic Fluids Prepared by Vapor-liquid Reaction and Their Magnetic Properties" J.Magn.Magn.Mater.122. 10-14 (1993)