| 研究概要 |
作動流体として水銀を用い,まず強制電流が一様で電流方向に勾配を有さない非一様磁場作用させて曲面を生成する実験を行った.その結果,電流方向に2次元的な安定した凸面及び凹面を発生させることができた.また,形成された曲面は理論解析により予測されたものと良く一致した.次に,一様磁場の作用下で電極位置および容器形状を変化させて電流分布を不均一にして実験を行った.電流分布は変形した液面形状にも依存するため,変形が大きくなるにつれて電磁力の回転部が強くなり容器内に循環流が発生した.磁場が弱く,電流密度が大きなほど流れは強く不規則な波動も観察された.一方,磁場が強く電流密度の小さな場合,循環流は抑制されて比較的安定した曲面が得られた.
次に,電磁力による保持の過渡応答についてSMAC法により数値的に調べた.その結果,印加磁場が弱い場合には波動が発生し,安定した静止曲面の生成に長時間を要する,逆に印加磁場が強すぎる場合には保持曲面の生成に際しての運動が抑制され波動は発生しないものの平衡状態への移行には同じく長時間を要する.解析から移行時間を最短にする最適印加磁場強度が存在することが明らかになった.
最後に,保持形状のフィ-ドバック制御を想定し液面変形の周波数応答について実験と線形理論による解析を行い検討した.その結果,通常の横スロッシングの問題と同様に電磁力の振動数が系の固有振動数(定在波の振動数)に一致すると共振状態になり磁場が弱い場合には,大きな波動が励起される危険性が在るが,印加磁場の増加と共に共振時の振幅は減少することが明らかになった.
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