新エネルギー利用技術を目的とした磁気ハイパーコンダクターの研究開発

磁超导体新能源利用技术研究与开发

基本信息

批准号：
14J01794
负责人：
山崎晴彦
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，磁気機能性流体の沸騰現象に着目し，そのメカニズムを解明することを目的として，磁気排除効果を用いた新しい熱輸送装置を提案することを目指したものである．本年度は，主に非一様磁場下における単孔より離脱する空気気泡の生成メカニズム，および，非一様磁場下における沸騰気泡について実験的，解析的に調査を行った．(1)単孔より離脱する磁性流体中の気泡について実験的に可視化を行い，現象を理解するために二次元非圧縮の単孔より離脱する磁性流体中の気泡について数値解析を行い，磁性流体内の気泡変形挙動について定性的調査を行った．その結果，単孔より離脱する気泡は磁場方向に沿って伸長を伴い離脱することが確認できた．また，無磁場下での離脱気泡に比べ，磁場下での気泡は小さくなることがわかった．次に，数値解析法を用いて磁場下での単孔より離脱する気泡変形・運動挙動を調査した結果，浮力が表面張力・慣性力・粘性抵抗の釣り合いより気泡の離脱が推測できることがわかった．さらに，単孔より離脱する気泡に非一様磁場を印加する場合，磁気浮力が気泡に作用し，離脱を促進する力が大きくなることで，磁場下の気泡は伸長を伴いながら速く離脱することがわかった．(2)非一様磁場が磁性流体の沸騰気泡に与える影響を調査するために，電磁誘導計測法を用いて，磁性流体沸騰ボイド率の計測を行った．また，沸騰ボイド率が磁性流体の沸騰熱伝達特性に与える影響を調査した．その結果，非一様磁場下における非共沸混合磁性流体の沸騰ボイド率の計測を行った結果，印加磁場強さの増加に伴い，沸騰ボイド率が減少することがわかった．また，磁気圧力が加熱面に付加されることにより，沸騰気泡体積が縮小することがボイド率の減少の要因であることがわかった．

这项研究的重点是磁功能流体的沸腾现象，旨在使用磁排除效应提出新的热传输装置，以阐明机制。今年，我们通过实验和分析研究了与非均匀磁场下的单个孔分开的气泡产生机制，以及在不均匀的磁场下的沸腾气泡。（1）我们可视化与单个孔分开的磁性流体中的气泡，为了理解现象，我们对磁液中的气泡进行了数值分析，这些磁液中的气泡与二维未压缩孔中的单个孔分开，并对磁性流体中的气泡变形行为进行了定性研究。结果，已经证实，从单个孔中分离的气泡沿着磁场的方向分离，并延伸。还发现，磁场下的气泡小于磁场下的气泡。接下来，我们研究了使用数值分析方法在磁场下与单个孔分开的气泡的变形和运动行为，并发现可以从表面张力，惯性和粘性抗性之间的平衡中推断出浮力。此外，当将一个不均匀的磁场应用于留下单个孔的气泡时，磁浮力作用于气泡上，增加了促进其分离的力，并且发现磁场下的气泡很快就脱离了，同时也延伸。（2）为了研究非均匀磁场对磁性流体沸腾气泡的影响，使用电磁诱导测量测量了磁性流体的沸腾比。我们还研究了沸腾速率对磁性流体沸腾传热特性的影响。结果，在非均匀磁场下，非摘要磁液的沸腾空隙速率的测量表明，沸腾的速率随施加的磁场强度的增加而降低。还发现，由于施加到加热表面的磁性压力而导致的沸腾气泡的体积减少是降低空隙速率的因素。