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熱磁気力による対流制御に最適な磁場分布の探求とその検証

研究課題

研究課題/領域番号 18K03988
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19020:熱工学関連
研究機関大阪府立大学

研究代表者

金田 昌之  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50346855)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード磁気力 / 常磁性流体 / 熱流動 / 対流制御 / 対流誘起 / 対流 / 磁場印加 / 伝熱 / 自然対流 / 永久磁石 / 磁場分布 / 磁場印加効果
研究成果の概要

外部磁場印加による対流伝熱の促進や制御についての知見を得るために,常磁性流体への磁気力の効果について研究を進めた.その結果複数個並べた磁石の間で強い磁気力を生じることがわかった.これを自然対流への対流制御ならびに温度成層状態の流体の対流誘起に応用するために数値解析ならびに実験を実施した.その結果,2個の磁石を交互に並べた場合で最も局所的な効果が大きくなることがわかった.磁石を増やすことで効果の増大を期待したが,磁場印加の領域は広がるものの局所的なピーク値はむしろ低下することがわかった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

自然対流は身の回りの熱交換デバイスなどに利用されているが,その交換熱量には限界がありそれほど大きくないことが知られている.本研究で得られた成果は,この自然対流や熱でよどんだ流体を磁気力で駆動するために用いられるもので,永久磁石を利用することで安価かつ簡便に応用することができる技術である.したがって,現状廃棄している熱を有効に熱交換に利用できれば,熱エネルギーの効果的な回収に大きく役に立つものである.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Rayleigh-B?nard Convection of Paramagnetic Liquid under a Magnetic Field from Permanent Magnets2020

    • 著者名/発表者名
      Wada Kengo、Kaneda Masayuki、Suga Kazuhiko
    • 雑誌名

      Symmetry

      巻: 12 号: 3 ページ: 341-341

    • DOI

      10.3390/sym12030341

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Magnetothermal force effect on natural convection through a partially-heated vertical channel2020

    • 著者名/発表者名
      WADA Kengo、FUJIWARA Hiroaki、KANEDA Masayuki、SUGA Kazuhiko
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Science and Technology

      巻: 15 号: 2 ページ: JTST0019-JTST0019

    • DOI

      10.1299/jtst.2020jtst0019

    • NAID

      130007883965

    • ISSN
      1880-5566
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Natural convection of paramagnetic fluid along a vertical heated wall under a magnetic field from a single permanent magnet2020

    • 著者名/発表者名
      Kaneda Masayuki、Fujiwara Hiroaki、Wada Kengo、Suga Kazuhiko
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 502 ページ: 166574-166574

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2020.166574

    • NAID

      120006886162

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effect of magnetic field on natural convection inside a partially-heated vertical duct: Experimental study2019

    • 著者名/発表者名
      Kaneda Masayuki、Nazato Kensuke、Fujiwara Hiroaki、Wada Kengo、Suga Kazuhiko
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 132 ページ: 1231-1238

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.12.056

    • NAID

      120006719656

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 温度成層状態にある常磁性流体の永久磁石による対流誘起2020

    • 著者名/発表者名
      名里健佑,和田賢伍,金田昌之,須賀一彦
    • 学会等名
      第57回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 複数磁石を用いた鉛直ダクト内自然対流の伝 熱促進/抑制効果実験2019

    • 著者名/発表者名
      名里 健佑, 和田 賢伍, 藤原 宏彰, 金田 昌之, 須 賀 一彦
    • 学会等名
      第56回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 片側加熱鉛直チャネル内自然対流に及ぼす磁 場印加効果 -数値解析による検討-2019

    • 著者名/発表者名
      和田 賢伍, 藤原 宏彰, 金田 昌之, 須賀 一彦
    • 学会等名
      第56回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] MAGNETOTHERMAL FORCE EFFECT ON NATURAL CONVECTION THROUGH A PARTIALLY-HEATED VERTICAL CHANNEL2019

    • 著者名/発表者名
      Kengo WADA, Hiroaki FUJIWARA, Masayuki KANEDA, Kazuhiko SUGA
    • 学会等名
      ASCHT2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁場印加下における常磁性流体レイリー・ベナール対流の数値解析-永久磁石からの磁場の場合-2019

    • 著者名/発表者名
      和田 賢伍, 金田 昌之, 須賀 一彦
    • 学会等名
      日本機械学会 熱工学コンファレンス2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Rayleigh-Benard convection of paramagnetic liquid under a magnetic field from block magnets2019

    • 著者名/発表者名
      Kengo Wada, Masayuki Kaneda and Kazuhiko Suga
    • 学会等名
      APCM2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetothermal convection of paramagnetic fluid inside open-cell porous media under gravity field2018

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga
    • 学会等名
      16th International Heat Transfer Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 永久磁石を用いた鉛直平板自然対流の伝熱促進に関する実験的研究2018

    • 著者名/発表者名
      名里健佑,金田昌之,藤原宏彰,和田賢伍,須賀一彦
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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