| 研究概要 |
磁性流体の自然対流に関する実験および数値解析を行なった。実験は立方容器内,立方容器内に水平におかれた加熱円柱回りおよび二重円筒容器内の自然対流の温度分布が外部磁場によって,いかに制御されるかを調べた。壁面温度の可視化に液晶板を用いた結果,印加磁場が磁性流体の自然対流に及ぼす影響が容易に確認できた。また,立方容器内に満たされた磁性流体の自然対流の数値解析を行ない,その結果は定性的に実験結果と良好に一致した。
つぎに,磁性流体の伝熱特性を調べる基礎方程式および構成方程式に関する研究では,熱刀学的な考察を基礎としてそれに標構無差別性の原理,基本不変量の理論および最大散逸速度の原理を取り入れた構成方程式の新しい誘導方法を堤案した。この手法によって,構成方程式が標構無差別性の原理を満足すると同時に,磁性流体の持つ粘弾性効果,極性効果,導電性効果,非線形効果などを統一的に扱う基礎方程式を得ることが初めて可能となった。この手法を用いて,非極性の場合の非導電性および導電性の磁性流体の構成方程式を誘導した。
磁場制御による磁性流体のスロッシングでは,磁性流体が満たされた水宇振動する矩形容器および軸対称容器(円筒容器および球形容器)下部より垂直磁場を印加した場合の自由表面の挙動を調べた。特に液面変位の周波数応答に着目して実験を行った。そして磁性流体の垂直磁場作用下における固有角振動数を微小振幅波理論により求め,実験結果と比較検討した。また,磁性流体の内部挙動を調べるにあたり,有限要素法を用いた数値解析において,スロッシングの過渡現象における2次渦の発生が予測された。スロッシングの状況下おける磁性流体の伝熱に関してはいまだ未解決のところが多い。
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