磁気共鳴イメージングによる多孔質内の熱・流動場計測と輸送特性の解明

使用磁共振成像测量多孔材料中的热场和流场并阐明传输特性

基本信息

批准号：
10750145
负责人：
小川邦康
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

充てん層を始めとする多孔質内の熱・物質輸送現象の解明とその輸送特性の評価を目的として、磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging)装置を用いて多孔質体内の空隙構造の幾何構造特性と共に、温度・流速計測法の開発を行い、次のような結果を得た。・水素原子核の磁気モーメントの緩和時定数が温度に強く依存することを利用して、Inversionパルスを加えたinversion Recovery法により高精度で温度分布を計測できる手法を開発し、その測定精度の評価を行った。また、この手法を球状ビーズ充てん層内の温度場計測に適用し、管壁周囲が冷却された場での内部を流動する流体の温度分布を計測し、これまで定量的に計測することができなかった多孔質の局所幾何構造と局所温度分布との関連性を明らかにした。さらに、Tagging法を改良したInversion Recovery Tagging法を開発し、温度と流速の同時計測を可能とする手法を開発し、その測定精度の評価を行った。・位相法を充てん層内の流速計測に適用し、0.2mm×0.2mm×0.5mmという非常に高い空間分解能で流速計測を行った。この結果を元に、内部の空隙幾何形状と局所流速との相関を求め、流れ方向に長く連なる大規模な空隙を通過する流量が、その空隙直径の2乗に比例して増加することを初めて実験的に示した。

为了阐明多孔体内的热量和材料传输现象，包括填充层，并评估多孔体的传输特性，我们使用磁共振成像设备并获得了以下结果。 - 利用一个事实，即氢核的磁矩的松弛时间常数很大程度上取决于温度，我们开发了一种方法，该方法可以使用带反转脉冲的反转恢复方法以高精度测量温度分布，并评估测量精度。此外，将该技术应用于球形珠填充层内的温度场测量值，并在冷却场中测量了管壁内流体流体的温度分布，从而揭示了多孔局部几何形状和局部温度分布之间的关系，直到现在才能进行定量测量。此外，我们开发了一种反转恢复标记方法，该方法已从标记方法改进，并开发了一种可以同时测量温度和流速速度的方法，并评估了其测量的精度。 - 将相位方法应用于填充层内的流速度测量值，并以非常高的空间分辨率为0.2mm x 0.2mm x 0.5mm进行流速测量。基于此结果，我们计算了内部空隙几何形状与局部流速度之间的相关性，并且首次证明了经过较长且在流动方向上连续的较大空隙的流速与空隙直径的平方成比例地增加。