強磁場下の磁性流体気液二相流に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01460109
• 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: 山崎 尭右 高知大学, 農学部, 教授 (00036724) ; 小山 忠正 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (80006189)
• キーワード: 磁性流体 / 気液二相流 / エネルギ-変換 / 磁場 / 沸騰 / 圧力上昇

研究概要

磁性流体を作動流体とする新しいエネルギ-変換システムの技術開発のための基礎研究として、気液二相流の利用による流体駆動方式を確立することを目的に、昨年度に引き続き、非一様磁場下での感温磁性流体の沸騰二相流の流動特性の解明を試みた。すなわち、理論的研究では、実験に使用したヘキサンベ-ス磁性流体の物性値を用い、まず、加熱部での管路に沿う温度勾配の変化が流体駆動力に及ぼす影響を一次元分離流モデルを用いて解析し、加熱部での温度勾配を大きくとることが有効であることを明らかにした。また、管内における速度、温度、ボイド率などの分布は強い二次元性を示すことが予想されたため、気液二相流の二次元非平衡希簿二流体モデルを用いて解析し、管内流動特性を明かにした。特に、外壁からの加熱による沸騰が壁面近傍に限られるため、より良好な二相流動特性をえるための改良点を提示できた。
実験的研究では、エネルギ-変換方式の可能性を実証するために小型実験装置(ヘキサンベ-ス磁性流体の循環ル-プ)を試作し、非一様磁場での管内圧力分布及び温度分布の測定を試みた。その結果、流体を駆動するための良好な圧力上昇効果をえるための作動条件を明らかにした。
なお、高速気液二相流下で問題になるチョ-ク現象を規定するパラメ-タとしての音速に及ぼす磁場の影響を理論的ならびに実験的に検討し、さらに、変動圧が大きい場合の非線形波動の伝播特性を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] 神山 新一,神谷 卓伸,: "磁性流体気液二相の理論的考察" 混相流シンポジウム '90(第9回)講演論文集. 57-60 (1990)
• [文献書誌] 神山 新一,神谷 卓伸,伊豆 浩樹,: "沸騰二相流の活用による磁性流体の駆動" 磁性流体連合講演会講演論文集. 1-3 (1991)
• [文献書誌] S.Kamiyama,T.Kamiya,and H.Izu: "Effect of Magnetic Field on GasーLiquid Twoーphase Pipe Flow of Magnetic Fluid" Proc.Intern.Symp.on the Application of Electromagnetic Forces. (1991)
• [文献書誌] 神山 新一,神谷 卓伸,伊豆 浩樹,: "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. (1991)
• [文献書誌] 坪田 誠,神山 新一,田中 忠芳,山崎 尭右,: "印加磁場下磁性流体気液二相流における非線形波動の伝播" 磁性流体連合講演会講演論文集. 19-21 (1991)
• [文献書誌] 大久保 雅章,西山 秀哉,伊豆 浩樹,神山 新一,: "感温磁性流体の沸騰二相流に関する研究" 電磁力関連のダイナミックスシンポジウム講演論文集. (1991)