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強磁場下の二相流の可視化実験および定式化

强磁场下两相流的可视化实验及公式化

基本信息

批准号：
12750124
负责人：
上野和之
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tohoku University
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750124/
关键词：
気泡流高磁場勾配強磁場常磁性体反磁性体

项目摘要

水および塩化マンガン水溶液中を上昇する気泡群の可視化実験を行い、強磁場の影響について調べた。また、気泡がストークス抵抗にしたがって運動する場合のモデル方程式を構築し、数値シミュレーションを行った。超伝導マグネットの軸を鉛直方向に設置した場合について以下の結論を得た。1.塩化マンガン水溶液中の窒素気泡は、磁場をが強く(磁場中心で4.5T以上に)なるとマグネット下方で斜めに上昇する。このため、上部では中心軸付近に偏った気泡分布となる。2.中心での磁束密度5Tの時、マグネットの下方(磁束密度の二乗勾配が314T^2/mを越える領域)で窒素気泡の上昇が完全に止り、流路中心軸上の球状領域に気泡が集中する。3.水中の酸素気泡分布は磁場によって壁面方向に広げられる。中心での磁束密度が14Tのとき、マグネット上方で酸素気泡の上昇が完全に止り、壁面にそったドーナツ状領域に集中する。また、スプリット型超伝導マグネットの軸を水平方向に設置した場合について以下の結論を得た。4.中心での磁束密度4Tの時、マグネットの下方で窒素気泡の上昇が完全に止り、流路を貫く円柱状領域(コイル巻線に平行)に気泡が集中する。以上の結果から、適切な磁場分布を与えることにより混相流の分散相分布を制御することが十分可能であると言える。また、磁場設計においては、この研究で導出した「重力と磁気力の和にたいするスカラーポテンシャル」が有効であり、強磁場中の気泡群の挙動容易に予測することができる。

The visualization of bubbles rising in aqueous solutions and the influence of strong magnetic fields are regulated. In the case of a bubble resistance, the equation is constructed and the number is calculated. The following conclusions are obtained when the axis of the superconductor is set vertically 1. In aqueous solution, the concentration of hydrogen bubbles and the magnetic field are strong (magnetic field center is above 4.5T), and the concentration of hydrogen bubbles is inclined to rise. The distribution of bubbles near the central axis of the upper part is similar to that of the lower part. 2. At the time of 5T magnetic beam density in the center, the rise of the gas bubbles in the lower part of the center (the area where the magnetic beam density is matched to 314 T ^2/m) is completely stopped, and the gas bubbles in the spherical area on the center axis of the flow path are concentrated. 3. Acid bubbles in water are distributed in the direction of the magnetic field. The magnetic beam density in the center is 14T, and the rise of the acid bubbles in the upper part of the column is completely stopped, and the concentration in the wall is in the shape of a column. The following conclusions are obtained when the axis of the superconductor is horizontally set. 4. When the magnetic beam density in the center is 4T, the rise of the gas bubble below the column is completely stopped, and the flow path is through the column area (parallel to the column line). Based on the above results, it is very likely that the appropriate magnetic field distribution can be obtained and the dispersed phase distribution of the mixed phase flow can be controlled. This paper introduces the concept of "gravity and magnetic force sum" in magnetic field design, and makes it easy to predict the movement of gas bubbles in strong magnetic field.