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．

在这项研究中，我们重点关注磁性功能流体的沸腾现象，旨在阐明其机理，并提出一种利用磁排斥效应的新型传热装置。今年我们主要通过实验和分析研究了非均匀磁场下单孔逸出气泡的产生机制以及非均匀磁场下沸腾气泡的产生机制。 (1)我们通过实验可视化了从单孔释放的磁性流体中的气泡，为了理解这一现象，我们对从二维不可压缩单孔中分离出来的磁性流体中的气泡进行了数值分析。对内部的气泡变形行为进行了定性研究。结果证实，离开单孔的气泡沿着磁场方向伸长。此外，还发现磁场下释放的气泡比无磁场下释放的气泡小。接下来，我们采用数值分析方法研究了磁场下从单孔释放的气泡的变形和运动行为，发现气泡的释放可以从浮力、表面之间的平衡来推断。张力、惯性力、粘性阻力．．此外，当对留下单个孔的气泡施加不均匀磁场时，磁浮力作用在气泡上，促进分离的力增加，导致磁场下的气泡在伸长的同时快速分离。 (2)为了研究非均匀磁场对磁性流体沸腾气泡的影响，采用电磁感应测量方法测量了磁性流体的沸腾空隙率。我们还研究了沸腾空隙率对磁流体沸腾传热特性的影响。结果，我们测量了非共沸混合磁性流体在非均匀磁场下的沸腾空隙率，发现沸腾空隙率随着施加磁场强度的增加而降低。还发现，空隙率的减少是由于对加热表面施加磁压力而导致沸腾气泡体积的减少。