2017 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of heat transfer enhancement on heat transfer device by magnetothermal force
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15K05838
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
金田 昌之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50346855)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 自然対流 / 磁化力 / 対流制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単一鉛直加熱平板に沿って生じる自然対流に及ぼす磁場印加効果を実験ならびに数値解析により明らかにすることを目標とした．この場合，磁石印加効果を顕在化させるためには磁石の配置を工夫する必要があり，磁気ネックレスに着想を得た配置を試した．実験においては局所的な熱伝達率の低減や，わずかではあるが上昇する箇所も確認されたが，実験結果の定量的再現性がやや乏しく，実験装置の改良が必要となった．また，磁場分布の計測を行うことで複数磁石を配置した際の効果について議論することができた．
数値解析においては当初，実験と同じ条件を模擬することを目的としたため，複数磁石からの磁場を単一永久磁石から生じる磁場の解析解を重ね合わせて用いた．しかしながら，実験結果との相違が大きいため詳細に調査したところ，計測した磁場分布と異なることがわかった．したがって，磁場分布解析解の重ね合わせでは対応できないことがわかった．そこで，直流電流から誘起される磁場に変更することで，定性的に一致する傾向を見出した．
追加の解析として鉛直加熱平行平板での解析にも立ち返って調査した．ここでは2つの磁石で平行平板を挟む配置となる．N-Sでの一様磁場とN-Nでのカスプ磁場で比較したところ，磁場印加効果に支配的な要因である磁束密度の二乗勾配値がほとんど変わらないことを発見した．これは従来カスプ磁場が効果的と言われていたことと異なるが，流れ場に対して磁石のスケールが小さい場合にこのようなことが起こることを見出した．
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