| 研究概要 |
磁性流体は不透明であり,管内気液二相流動状態を把握することが困難である。よって,本研究では磁場の作用下で垂直円管内の磁性流体にレーザを照射して沸騰二相流を実現させ,その二相流動状態を超音波エコー診断装置により可視化する方法を用いて,管内ボイド率および蒸気泡の挙動に及ぼす磁場の影響を明らかにする実験的研究を行った。予備実験の結果,沸騰開始位置付近におけるボイド率は,磁場を作用させることにより減少する傾向にあることが明らかにされた。また,磁場の作用下での磁性流体気液二相流動特性を二流体モデルによる理論解析(気相の運動方程式としてはラグランジュ法を適用)により求め,特に,圧力分布については,実験結果との対比を行った。その結果,本理論解析モデルにより磁性流体の二相流動特性をある程度予測し得ることが明らかになった。次に,磁性流体の管内流れの中での単一気泡の変形および運動に及ぼす磁場の影響を明らかにするために,狭いスリットを有する流路を作製し,磁場の作用下でスリット内を上昇する気泡の運動をカメラでとらえ,高速画像処理装置を用いて解析した。その結果,単一気泡は磁場の方向に伸長すること,また非一様磁場分布の磁場こう配に強く依存し,加速,減速運動をすることが明らかにされた。なお,以上の磁性流体中の気泡の運動に関しては,理論解析も行われて定性的な傾向は実験結果と一致することが確認された。
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