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多孔質試料として、ガラス材の磁化率を水の磁化率と適合させて磁場のひずみを最小限に抑えたガラスビーズ充てん層と、水を注入した球状カプセルを多数充てんしたカプセル充てん層を用い、磁気共鳴イメージング(MRI)装置により流速・温度および局所伝熱量の計測を行った。試料中には一定温度の流体を流入させ、試料の管壁周囲を冷却することによって生ずる不均一流動場と温度場を計測した。その際の手法として、三次元流速計測法へと拡張させた位相法とInversion Recovery法を用い、三次元空隙幾何形状と共に不均一流速分布の三方向成分を得た。
これまでの研究成果により、水を注入した球状カプセルを一様流中に置いた際に、内部の水が凍結して氷へと相変化する過程をMRIで計測することによって相変化量から流体と球状カプセル間での局所伝熱量の計測が定量的に算出できることが分かった。この計測法を、製作した球状カプセル充てん層に適用してカプセル充てん層の空隙構造と空隙を流れる冷媒の流動場の計測を行うと共に、個々のカプセルへの局所伝熱量を算出し、空隙構造に起因した不均一流動場中での流体-粒子間の伝熱量の特性評価を定量的に行った。また、実験装置の製作に当たり、外部からの電磁ノイズの影響を強く受ける熱電対の代わりに、電気的な接続を不用とする光ファイバー方式温度計を充てん層の入口、出口温度の計測を行い、流体温度の換算時の参照温度として用いた。現在、これらの計測された結果を基に多孔質内の不均一構造をも考慮した熱・物質輸送現象の解明を行うために、輸送モデルの構築を行っている。
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