2008 Fiscal Year Annual Research Report
気泡プラズマ流と磁気粘性流体の融合による超機能性流体システムの先進的応用展開
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20656032
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Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
西山 秀哉 Tohoku University, 流体科学研究所, 教授 (20156128)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高奈 秀匡 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (40375118)
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| Keywords | 機能性流体 / 流体工学 / マイクロバブル / 磁気粘性流体 / 高活性化 / 壁面干渉 / 生体材料 / 水質分解 |
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| Research Abstract |
誘電体バリア放電による反応性に富む多くのラジカルを含んだ「マイクロバブルラジカルジェット」と磁場印加によりクラスター形成を活用し、流動場制御が可能な「磁気粘性プラグ」を統合した「バブルプラズマー磁気粘性プラグ」システムを構築するために、個々のサブシステムを独立に構成し、印加電磁場等の作動条件や壁面条件下における基本的特性を実験的に明らかにした。得られた結果を要約すると以下になる。
(1) 数十W程度の大気圧同軸型誘電体バリア放電を用いた空気活性化ジェット発生トーチを試作した。特に、生成されるオゾンが印加電圧及び周波数により直線的に増加し、高い制御性を有すること、スクリュー電極において最大オゾン発生のための最適ピッチが存在すること、また、中心電極から誘電体までの間隔に関しては、高い流量では小さい間隔の場合、低い流量では大きい間隔でより高濃度のオゾンが得られる。
(2) 誘電体バリア空気高活性化ジェット発生部とベンチュリー管によるマイクロバブル発生部を組み合わせたマイクロバブルラジカルジェットサブシステムを構築した。生成する気泡径は約40ミクロンの球形で、液中のオゾン溶解度は低温ほど高く、30分程度の経過時間でも0.7ppm程度であり、メチレンブル水溶液が20分程度で脱色された。
(3) 種々な壁面粗さ構造、壁面弾性率や断面形状を有する管内MRプラグサブシステムを構築した。磁場下で圧力流れ場におけるMR流体流動の遮断効果を確認し、印加磁場強度、流動の加速効果、管壁粗さによりMRプラグの耐圧性能が著しく向上した。また、弾性率の大きな人工生体材料を用いると、磁場下で管壁の半径方向への拡張及び収縮によりリザーバー効果及びポンピング効果が現れ、工業管とは異なる流動制御の可能性を示した。
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