2016 Fiscal Year Research-status Report
磁気力による伝熱性能向上効果の定量的評価および熱交換デバイスへの応用
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15K05838
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
金田 昌之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50346855)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 対流制御 / 磁気熱対流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度の鉛直平衡平板での実験では，狭隘流路に加熱壁や熱電対を配置する必要があったため，実験装置の故障が相次ぎ，磁場印加効果を発現させるまでには至らなかった．この反省から，実験装置について再考し，単一鉛直平板自然対流に及ぼす磁場印加効果実験に着手した．これまで課題であった，加熱板を介した磁石と作動流体の距離をなるべく短くするために，加熱板を薄くする必要があったが，これは金属箔をラミネート加工するアイデアにより解決した．また磁石の配置を工夫することで，平板の裏に並べた磁石の磁場を強くすることができた．以上の結果より，永久磁石でも十分な対流制御効果が出ることが実証できた．この成果は国際会議での発表を予定している．
また，前年度明らかにした円管内流れに及ぼす効果についても更に検討した．磁気力の分布やその熱伝達率に及ぼす効果を検討したところ，加熱の場合には突起というよりは流路壁に「こぶ」を設置したような効果になることが明らかとなった．一方で，壁面が冷却されている場合は場合は力の方向が逆になるために「くぼみ」のような効果を持つことがわかった．このような流れ方向に熱伝達率が小さくなるような流れ場においては，冷却壁にした場合の伝熱抑制効果が顕著になることを新たに見出した．この成果は国際会議で既に発表しており，英文雑誌への投稿も完了している．
さらに複雑流動場の解析においては，永久磁石から生じる磁場分布を予測することが可能となり，また熱流動解析コードもGPGPU化により高速化を実現した．このことにより，大規模計算に適した解析コードの開発ができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目的であった平行平板ではないものの，磁気力が作用しにくい単一平板で実験を実施し，効果を確認できたことは大きい．これは加熱平板の薄型化に成功したことと，磁場勾配を大きくすることのできる磁石配置を考案したことに起因する．
また，数値解析においても永久磁石を用いた磁場分布の解析コードの開発および熱流動解析コードの高速化（GPGPU）までこぎつけたことから，最終年度へのめどが立ったと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
強制対流での実験を予定していたが，単一平板での結果が良好であることから，自然対流に及ぼす効果を単一平板で訴求することを目的としたい．具体的には平板の角度により自然対流と磁気熱対流の効果がどのように変化するのかを明らかにする．
多孔体内流動への影響は数値解析によって明らかにし，多孔体側のパラメータおよび磁気力のパラメータの組み合わせから現象を明らかにすることを目的とする．
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| Causes of Carryover |
当初想定していた強制対流実験から自然対流実験での成果追及にシフトしたために，購入予定だった定流量ポンプならびに装置製作費を使用しなかったため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
常磁性流体にするための薬品（硝酸ガドリニウム）が予想以上に高価で，現在所有の溶液が劣化している．次年度も実験を実施するにあたり大量に使用するために，次年度経費は薬品の購入に充てる予定である．
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Research Products
(4 results)
