| 研究概要 |
磁性流体やMR流体中の強磁性体微粒子は,磁場を印加すると粒子同士が凝集しクラスターを形成することが知られている。本年度は,MR流体および磁気混合流体に非磁性体粒子を混入させた場合に対して,強磁性体微粒子および非磁性体粒子が形成するメソズケール構造について粒子法を用いた解析を行い,可視化実験との比較を行った。その結果,MR流体中では,強磁性体微粒子は粒子の体積濃度に依らず,印加磁場方向に鎖状クラスターを形成すること,および非磁性体粒子は強磁性体微粒子の鎖状クラスター形成に伴い,印加磁場方向に並ぶことが確認された。また磁気混合流体の場合では,強磁性体微粒子についてはMR流体中と同様に鎖状クラスターが形成されるが,磁気混合流体中では非磁性体粒子も溶媒に対して見かけ上負の磁化を有するため,強磁性体微粒子と同様に鎖状クラスターを形成する。非磁性体粒子の場合,磁場印加によりクラスターが形成された後,磁場印加をやめてもクラスターが維持されることが可視化実験からわかった。溶媒である磁性流体を連続体として扱い,ミクロンサイズの強磁性体微粒子の運動を運動方程式から求める解析モデルによる粒子法計算から,クラスターが維持される要因は溶媒和力にあることを明らかにした。また,同様のモデルを利用し,磁気混合流体を利用した管内面研磨における粒子の挙動を明らかにした。非磁性体粒子である砥粒のサイズが強磁性体微粒子に比べて大きい場合,砥粒は磁束密度の最も低い領域に集まることが示され,この結果は実験結果と一致した。管内面近傍に最も粒子(特に砥粒)が存在する条件を数値解析により明らかにした。
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