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2013 年度 実績報告書

磁気力による液体中の物質輸送システム最適化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 24760139
研究機関大阪府立大学

研究代表者

金田 昌之  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50346855)

キーワード混相流解析 / 磁気熱対流
研究概要

複雑流動場中の混相流数値解析手法について,密度比の大きい混相場でも体積誤差を抑えて安定に解析できるツールを開発した.本手法は複雑流動場でも安定して解析できる格子ボルツマン法を基にしており,従来の手法では計算の経過とともに相の体積が変動する問題を,CLSVOF法により制御し,さらにGhost-Fluid法を素地とした手法を組み入れることで,密度比の大きな流体での界面トラッキング精度を向上させることができた.本手法を他文献の現象と比較し,定性的ならびに定量的にもよい一致を確認した.
複雑流動場における外部磁場印加効果についての解析ツールを開発した.上述の格子ボルツマン法に外力場として温度依存性を有する磁気力を導入した.その際,解析手法の精度検証を行うとともに,流動場,とりわけ多孔体内流動に着目し,様々な熱的条件に対応できるモデルに仕上げた.解析の結果,多孔体が発熱するタイプの熱交換器における磁場の印加は流体を加速もしくは減速させることができ,磁極付近といった局所的のみならず系全体の熱伝達を促進できることが明らかとなった.多孔体が熱伝導体の場合でも検討し,同様な効果が得られることが確認できたが,磁場印加効果が弱くなることもわかった.本手法はスカラー場の移動現象として考えれば,磁場の影響をうける物質の濃度分布を表しており,今後のドラッグデリバリーに応用できるツールといえる.
磁場下における流動可視化については,可視領域が極めて制限されたため,局所での検討を実施し,ミリメートルオーダーの流れ場では永久磁石程度の強度でも十分な効果が認められた.さらに定量的に検討するため,熱伝達について検討し,有意な差があることを確認した.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Ghost-Fluid-based boundary treatment in lattice Boltzmann method and its extension to advancing boundary2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneda, T. Haruna, K. Suga
    • 雑誌名

      Applied Thermal Engineering

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Behavior of magnetothermal Rayleigh-Benard convection of air visualized by 3D simulations2014

    • 著者名/発表者名
      M. Akamatsu, Y. Yoshida, T. Okitsu, M. Kaneda, H. Ozoe
    • 雑誌名

      Journal of Visualization

      巻: 17 ページ: 27-39

    • DOI

      10.1007/s12650-013-0189-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybrid model of lattice Boltzmann and CLSVOF methods for immiscible two-fluid flow2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneda, T. Ueda, K. Suga
    • 雑誌名

      Progress in Computational Fluid Dynamics

      巻: 13 ページ: 152-161

    • DOI

      10.1504/PCFD.2013.053656

    • 査読あり
  • [学会発表] マルチブロック法を用いた格子ボルツマン法による多孔体内流動解析2014

    • 著者名/発表者名
      高木孝一朗,須賀一彦,金田昌之
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部 第89期定時総会講演会
    • 発表場所
      堺市
    • 年月日
      20140318-20140319
  • [学会発表] 多孔体内外の伝熱を考慮した磁気熱対流数値解析2013

    • 著者名/発表者名
      金田昌之,加納大雅,須賀一彦
    • 学会等名
      JSME第26回計算力学講演会(CMD2013)
    • 発表場所
      佐賀市
    • 年月日
      20131102-20131103
  • [学会発表] Ghost-Fluid Boundary Treatment in Lattice Boltzmann Method for Moving Boundary2013

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Haruna, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga
    • 学会等名
      ASCHT2013
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      2013-06-04
  • [学会発表] Magnetic Convection of Paramagnetic Fluid by Lattice Boltzmann Method2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneda, H. Kanoh, K. Suga
    • 学会等名
      ASCHT2013
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      2013-06-03
  • [学会発表] 格子ボルツマン法による複雑流路内の磁化力対流数値解析2013

    • 著者名/発表者名
      金田昌之,加納大雅,須賀一彦
    • 学会等名
      第50回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2013-05-29

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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