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磁場による磁性流体気液二相流の熱と流れの制御

研究課題

研究課題/領域番号 03402029
研究種目

一般研究(A)

配分区分補助金
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

神山 新一  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80006171)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 1991 – 1992
研究課題ステータス 完了 (1992年度)
配分額 *注記
17,500千円 (直接経費: 17,500千円)
1992年度: 6,200千円 (直接経費: 6,200千円)
1991年度: 11,300千円 (直接経費: 11,300千円)
キーワード磁性流体 / 気液二相流 / 磁場制御 / エネルギー変換 / 気泡 / 沸騰 / 圧力損失 / エネルギ-変換 / 熱伝達
研究概要

磁性流体気液二相流を活用した新しいエネルギー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の解明とその磁場制御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らかにした。
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特性を精度よく測定するための基礎実験装置を試作し,予備実験として,加熱した空気泡を磁場作用域の中央部から混入させ,その下流側で気液二相流を実現させて二相流の管内圧力分布及び温度分布への磁場の影響についての検討を行った。その結果,管内圧力分布に及ぼす磁気力,浮力,慣性力,圧力損失の各成分の影響を明らかにした。以上の研究成果を参考にして,管路内に棒状ヒーターを挿入して磁性流体の沸騰二相流を実現させ,直接熱エネルギーを流体の運動エネルギーに変換する基礎実験を行った結果,適切な加熱量と磁場分布を与えることにより良好な流体駆動効果がえられることが明らかにされた。なお,温度分布への磁場の影響は小さいことも判明した。
磁性流体は黒褐色の液体で通常の方法では内部の気泡の運動を観測できないので狭いすき間を有する長方形断面の流路を作成し,磁場の作用下での気泡の運動を可視化できるようにして実験を行い,磁性流体中の気泡の運動状況についても新しい知見をえた。

報告書

(3件)
  • 1992 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (28件)

  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "GAS-LIQUID TWO-PHASE FLOW OF MAGNETIC FLUIDS" Proc.,of International Conference on Multiphase Flows,91-Tsukuba. 3. 77-83 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaaki,Okubo: "ANALYTICAL STUDY ON TWO-PHASE MHD FLOW OF ELECTRICALLY CONDUCTING MAGNETIC FLUID" Proc.of Intern.Conf.on Energy Transfer on MHD Flow,Cadarache,France. 323-328 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 神山 新一: "非一様磁場下における磁性流体沸騰二相流動特性" 日本機械学会論文集(B編). 57. 1617-1622 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Pipe Flow Ploblems of Magnetic Fluids" Japan Soc.Mech.Engrs.Intern.J.,Ser. II. 35. 131-137 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 石本 淳: "磁性流体気液二相流を用いたエネルギー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講演論文集(金沢). 305-308 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 石本 淳: "磁性流体気液二相流の管内圧力分布に関する基礎研究" 磁性流体連合講演会講演論文集(多賀城). 49-51 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Effect of magnetic field on gas-liquid two-phase pipe flow of magnetic fluid." Electromagnetic Forces and Applications,Elsevier. 87-90 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Recent Developments of Technology in Magnetic Fluid Experiments." Experimental Thermal and Fluid Science. 5. 641-651 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jun,Ishimoto: "A Basic Study on an Energy Conversion System using Gas-liquid Tow-phase Magnetic Fluid Flow in a Nonuniform Magnetic Field" Proc.of Intern.Symp.on Simulation and Design of Applied Electromagnetic Systems,Sapporo,Japan.(1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Gas-Liquid Two-phase Flow of Magnetic Fluids" Proc.of International Conference on Multiphase Flow '91-Tsukuba. Vol.3. 77-83 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaki,Okubo: "Analytical Study on Two-phase MHD Flow of Electrically Conducting Magnetic Fluid" Proc.of Intern.Conf.on Energy Transfer on MHD Flows,Cadarache,France. 323-328 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Boiling Two-Phase Flow Characteristics of a Magnetic Fluid in a Nonuniform Magnetic Field" J.of Japan Soc.of Mech.Engrs. Vol.57,No.537. 1617-1622 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Pipe Flow Problems of Magnetic Fluids" Japan Soc.Mech.Engrs.Intern.J. Ser.II,Vol.35. 131-137 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jun,Ishimoto: "A Basic Study on an Energy Conversion System using a Gas-Liquid Two-phase Magnetic Fluid Flow in a Nonuniform Magnetic Field" Paper of 4th Symposium on Electromagnetic Forces and Application,(Kanazawa). 305-308 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jun,Ishimoto: "A Basic Study on Pressure Distribution in a Gas-Liquid Tow-phase Pipe Flow of Magnetic Fluid" Paper of Joint Conference on Magnetic Fluid,(Tagajyou). 49-51 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Effect of magnetic field on gas-liquid two-phase pipe flow of magnetic fluid" Electromagnetic Forces and Applications,Elsevier. 87-90 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Recent Developments of Technology in Magnetic Fluid Experiments" Experimental Thermal and Fluid Science. Vol.5. 641-651 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jun,Ishimoto: "A Basic Study on an Energy Conversion System using Gas-liquid Tow-phase Magnetic Fluid Flow in a Nonuniform Magnetic Field" Proc.of Intern.Symp.on Simulation and Design of Applied Electromagnetic Systems,Sapporo,Japan. (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Effect of magnetic field on gas-liquid two-phase pipe flow of magnetic fluid." Electromagnetic Forces and Applications,Elsevier. 87-90 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Recent Developments of Technology in Magnetic Fluid Experiments." Expermental Thermal and Fluid Science. 5. 641-651 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 石本 淳: "磁性流体気液二相流を用いたエネルギー変換システムい関する基礎研究" 第4回 電磁力関連のダイナミックスシンポジュウム講演論文集(金沢). 305-308 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 石本 淳: "磁性流体沸騰二相流を用いたエネルギー変換システムい関する基礎研究" 混相流シンポジウム講演論文集(仙台). 25-28 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 石本 淳: "磁性流体気液二相流の管内圧力分布に関する基礎研究" 磁性流体連合講演会講演論文集(多賀城). 49-51 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Shinichi,Kamiyama: "Pipe Flow Ploblems of Magnetic Fluids" Intern.J.of Japan Soc.Mech.Engrs.(1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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