磁場による磁性流体の自然対流の制御に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550157
• 研究機関: 慶応義塾大学
• 研究代表者: 棚橋 隆彦 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (70051638)
• キーワード: 磁性流体 / 自然対流 / 磁場制御 / 非ニュ-トン流体 / 極性流体 / 熱対流 / 伝熱促進 / マイクロ・ポ-ラ流体

研究概要

ニュ-トン流体に対する安定かつ高速な有限要素法の新しい数値解析アルゴリズムを開発し、数値計算を行いその結果を日本機械学会論文集に発表した。上述のスキ-ムを磁性流体に拡張し、磁場の影響を考慮した数値解析も行なった。正方形容器内に満たされた磁性流体の数値解析および感温液晶法による壁面温度の可視化実験を行ない、磁性流体の自然対流が磁場により制御できることを確認した。その結果をまとめ第5回磁性流体国際会議に発表した。矩形容器内における磁性流体のスロッシングに関しては磁場をかけるとスロッシングの共振周波数が大きくなることがわかった。これらの結果は粉体および粉末冶金論文集に発表した。進行磁場における磁性流体の自由表面進行波は磁性流体を用いた輸送システムとして注目されている。これに関する磁場の影響は大変興味ある結果である。その成果をJournal of Magnetism and Magnetic Materialsに発表した。磁性流体の粘弾性効果および導伝性効果はいまだ未知の問題で、熱との相互作用の解明が急がれている。これらのことを解析するには支配方程式がどうなっているかを調べなければならない。その為の準備として、粘弾性と導電性を同時に考慮した磁性流体の基礎理論を構築し、その結果を日本機械学会論文集に発表した。基礎理論はさらに一般化される。そしてマイクロポ-ラ電磁流体として統一される。すべての物質は粘性および圧縮性がある。また電気伝導性、磁化および電気分極と言った電磁気的性質を多かれ少なかれ持つ。さらに磁性流体は流体中に微粒子を含むため、極性効果が現れる。これらの特長を総合して取り扱える理論の確立を行なった。その結果はJSMF International Journalに発表した。

研究成果

• [文献書誌] 棚橋隆彦: "マイクロ・ポ-ラ流体と電磁場の相互作用" 日本機械学会論文集(B編). 55-511. 749-757 (1989)
• [文献書誌] H.Okanaga: "Analysis of Natural Convection in a Square Cauity using GSMAC Finite Element Method" Computers and Experiments(Springer-Verlay). 409-418 (1989)
• [文献書誌] T.Sato: "A Numerical Analysis of Three-Dimentional Transient Natural Convection of an Electrically Conducting Fluid" Computers and Experiments(Springer-Verlay). 201-214 (1989)
• [文献書誌] Y.Katoh: "Numerical Simulation of Transient Flow in Cubic Vessels Using Three Dimensional GSMAC-FEM" A Collection of Technical Papers ISCFD. 814-819 (1989)
• [文献書誌] 井門康司: "基本不変量理論と最大散逸速度の原理による磁性流体の構成方程式の誘導" 日本機械学会論文集(B編). 55-517. 2602-2609 (1989)
• [文献書誌] 木倉宏成: "磁性流体の液体スロッシングに関する実験的研究" 粉体および粉末冶金. 36-6. 803-806 (1989)
• [文献書誌] 棚橋隆彦: "連続体の力学(4)" 理工図書, 350 (1989)
• [文献書誌] 矢川元基: "計算力学[I]" 養賢堂, 328 (1989)