| 研究課題/領域番号 |
19K04846
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
渡辺 圭子 立命館大学, 理工学部, 教授 (80423599)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 磁気粘性流体 / 衝撃吸収体 / 鎖状構造 |
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| 研究実績の概要 |
物体の高速衝突により誘起される圧力波の伝播特性に着目し、磁気粘性流体の粘性の影響を調査した。その結果、流体の粘性により衝突誘起圧力波の伝播特性が変化することが確認された。降伏せん断応力を持つビンガム流体の圧力波のピーク圧力は、粒子を含むニュートン流体よりも大きくなることがわかった。また、磁場下において圧力波の減衰に寄与する物性値には、無磁場下で減衰に寄与する音速、動粘度、粒子濃度だけではなく、磁場により影響を受けるせん断応力も含むことが結論付けられた。
磁気粘性流体は、磁場印加により内部の鉄粒子が鎖状構造を形成するため、流動特性が変化することが示唆されている。この鎖状構造が圧力波伝播挙動に影響を与える可能性が高いため、X線CTによる内部構造の詳細観察を実施した。2020年度前半はX線CT撮影のための試料作製方法や磁場印加状態での撮影方法などを検討し、2020年度後半に実際の撮影を行った。結果、3次元再構成により、磁場印加方向（磁力線の方向）に鎖状構造が形成されていることを確認したが、鎖状構造の太さや長さを定量的に表すことができておらず、2021年度の課題とする。圧力波入射実験については、現在装置作製中であり実施には至っていないが、2021年度前半には実施できる見込みである。
磁束密度を高くするための磁場印加方法の検討については、超伝導電磁石の原理を調査し、作製方法まで調査済みである。2021年度に小型超伝導電磁石の作製を実施する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
申請書に記載していた2020年度以降の研究計画と前年度に課題となっていた事項を実施する予定であったが、今年度前半はCOVID-19の影響で特に実験研究を実施することがほとんどできない状況が続いた。現在も制限があり、万全の研究体制ではないが、可能な限り最終目標を達成できるようにする。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度に実施できなかった鎖状構造の定量的な検討および超伝導電磁石の作製に取り掛かる。磁束密度を高くするための磁場印加方法が確立したら、圧力波入射実験装置に設置し、磁場印加方向や磁束密度の変化による圧力波の伝播特性への影響を調査する。また、当初の予定通り磁束密度を高速で可変制御する方法も合わせて検討し、衝撃吸収性能の最適化も実施する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2020年度末が使用期限の別予算があり、優先して使用したため次年度使用額が生じた。
2021年度は予定していた消耗品類を中心に購入する予定であるが、新たに、内部構造の観察および新たな磁場印加装置製作にも使用したい。
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