Development of electromagnetic force-type seawater-purification-unit for ballast water

これまでは分離器を流れる海水の流れ場について注目をおいた研究が行なわれてきた．一方，分離物の移動距離評価に用いる分離対象物にはたらく海水の反力は，海水にかかるローレンツ体積力の単純な浮力として取り扱われていた．我々は2次元流体を用いて海水から分離対象物にはたらく反力が単純な浮力ではないことを示し，従来から考えられていた分離力メカニズムでは本手法の分離は理解できないことを明らかにした．さらに，3次元流体モデルを用いて，分離対象物と海水の伝導率の違いにより生ずる電場の歪によって，分離対象物まわりに局所的な海水流れが生じる．この局所海水流れの効果によって分離対象物に海水から力が働いていることを示した．分離対象物を球形な絶縁体と仮定した場合，従来考えられていた反力の6割程度の力が局所的な海水流れにより絶縁体球に作用することがわかった．次に，局所流れによる相互作用を考えるため2つの球状絶縁体間にはたらく相互作用を検討したところ，絶縁球の移動方向には引力，磁場および電場方向には斥力がはたらくことがわかった．分離対象物の距離が近ければ分離方向に移動する速さは大きくなることも数値シミュレーションからわかった．実験面では，電磁場中での複数の不導体球がどのように振る舞うかについて光学観測できる実験装置を新たに作製し光学観測実験を行った．作製した実験装置は磁場方向からしか観測できないためまだ詳細な検討は必要であるが，理論面で示唆された電場方向に斥力が働いているようには見られなかった．電極板表面の電気分解で生じる気泡（マイクロバブル）により上昇流が発生するため数値計算結果とズレが生じたためではないかと考えられる．これまで検討されていなかった分離装置内で発生する気泡の効果も分離性能の向上には考慮する必要があることがわかってきた．

これまでは分離器を流れる海水の流れ場について注目をおいた研究が行なわれてきた．一方，分離物の移動距離評価に用いる分離対象物にはたらく海水の反力は，海水にかかるローレンツ体積力の単純な浮力として取り扱われていた．我々は2次元流体を用いて海水から分離対象物にはたらく反力が単純な浮力ではないことを示し，従来から考えられていた分離力メカニズムでは本手法の分離は理解できないことを明らかにした．さらに，3次元流体モデルを用いて，分離対象物と海水の伝導率の違いにより生ずる電場の歪によって，分離対象物まわりに局所的な海水流れが生じる．この局所海水流れの効果によって分離対象物に海水から力が働いていることを示した．分離対象物を球形な絶縁体と仮定した場合，従来考えられていた反力の6割程度の力が局所的な海水流れにより絶縁体球に作用することがわかった．次に，局所流れによる相互作用を考えるため2つの球状絶縁体間にはたらく相互作用を検討したところ，絶縁球の移動方向には引力，磁場および電場方向には斥力がはたらくことがわかった．分離対象物の距離が近ければ分離方向に移動する速さは大きくなることも数値シミュレーションからわかった．実験面では，電磁場中での複数の不導体球がどのように振る舞うかについて光学観測できる実験装置を新たに作製し光学観測実験を行った．作製した実験装置は磁場方向からしか観測できないためまだ詳細な検討は必要であるが，理論面で示唆された電場方向に斥力が働いているようには見られなかった．電極板表面の電気分解で生じる気泡（マイクロバブル）により上昇流が発生するため数値計算結果とズレが生じたためではないかと考えられる．これまで検討されていなかった分離装置内で発生する気泡の効果も分離性能の向上には考慮する必要があることがわかってきた．