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

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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。