磁気体積力による常磁性および反磁性液滴のレビテーション

通过磁体力使顺磁性和反磁性液滴悬浮

• 批准号: 06452174
• 负责人: 山根 隆一郎
• 金额: $ 4.03万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06452174/
• 关键词: 流体工学; 磁性流体力学; レビテーション; 常磁性; 反磁性; PID制御; 液滴; 数値シミュレーション

本研究では常磁性および反磁性液滴の非接触保持および位置制御技術の確立の基礎的な知見を得ることを目的とし,磁性流体を用いたモデル実験とVOF法による数値シミュレーションを行い,次の結論を得た.常磁性液滴のレビテーション: 1)常磁性液滴は磁場強度の強い方向に作用する磁気力を受けるが,磁場強度の最大値は磁場を発生するコイルあるいは永久磁石上にあり,自由空間内での浮揚は基本的に不安定である.そのため,安定浮揚には浮揚対象物の位置を検出してフィードバック制御を行う必要がある.2)軸対称系では,軸と直交する平面内で軸上の磁場強度が極小値をもつ領域と極大値をもつ領域が存在する.前者は一般的に励磁コイルや永久磁石などの磁界源の近傍にあり,最低でも平面内の二次元の位置制御が必要になり,実現は極めて困難である.後者は一般的に磁界源からやや離れた領域に存在し,軸上の一次元の位置制御で安定浮揚が可能である.3)軸対称のモデル系で励磁電流を変化させPID制御により常磁性液滴を安定浮揚できることが数値シミュレーションと磁性流体を用いた実験により確認された.4)制御変数の増加によって安定浮揚状態に至るまでの時間は減少するが,過度に大きくすると液滴に形状振動が現れ,分裂によって浮揚が困難になる.安定浮揚の条件は液滴の物性値,制御変数の値,液滴体積だけでなく初速初期の位置なども依存する.5)安定浮揚した液滴は磁場方向に伸張する.浮揚体積の増大あるいは表面張力の現象によってこの傾向は顕著になる.反磁性液滴のレビテーション: 1)磁界源の適当な配置により自由空間内に磁場強度の極小点をつくることができるため,制御系を用ず反磁性液滴を特定点に安定浮揚させることが可能である.2)数値シミュレーションと周囲の媒質として磁性流体,浮揚対象として非磁性液体を用いたモデル実験により反磁性液滴の安定浮揚の可能であることが示された.3)界面は磁力線を貫かないように磁力線に沿った形状になる傾向があるが,表面張力の増大あるいは液滴体積の減少によってこの傾向は薄らぎ球形に近づく.

In this study, the non-contact position control technology of the non-contact keeping position of the diamagnetic droplet of the normal magnetic fluid was used to determine the purpose of the system. The magnetic fluid was tested by the VOF method, and the secondary results were obtained. Normal magnetic droplet temperature: 1) the magnetic field strength of the constant magnetic droplet is strong in the direction, and the magnetic force is affected by the magnetic field strength, the magnetic field strength is the highest, the magnetic field strength is the highest, and the permanent magnet is loaded on the permanent magnet, and the float in the free space is the basic instability. The position of the object, the position of the object. In the former, it is necessary to control the position of the quadratic element in the lowest plane, and the source of the magnetic boundary is close to the magnetic source. The latter is due to the existence of a general magnetic boundary source. The last one-dimensional position control stability float may be affected. 3) it is said that the control system is the excitation current control system, the PID control system, the constant magnetic droplet control, the magnetic fluid control, and the confirmation of the magnetic fluid, 4) the control number, the temperature, the stability, the float status, the temperature, and the temperature. The shape of the droplet vibrates and splits the liquid droplet. The physical properties of the droplets under the conditions of diazepam floatation, the number of droplets, the position of the droplets at the initial stage of the initial velocity, the position of the droplets, the dependence of the droplets, and the direction of the magnetic field. The floating body is full of force on the surface of the body, and the surface force is like that. Diamagnetic droplets: 1) when the source of the magnetic field is configured, the strength of the magnetic field in the free space is small. The system uses the diamagnetic droplet to determine the stability of the specific point, the stability, the temperature, the temperature, the temperature It is possible that the interface between the magnetic force and the magnetic force is similar to that of the non-magnetic fluid. 3) the interface is the magnetic force, the magnetic force and the surface force.

项目成果

大島修造,朴 明寛,槇原 聖,山根隆一郎: "磁性液滴の磁気力による位置制御" 日本機械学会論文集(B編). 575. 186〜193 (1995)

Shuzo Oshima、Myung Hiroshi Park、Sei Makihara、Ryuichiro Yamane：“磁力对磁性液滴的位置控制”日本机械工程师学会会议记录（编辑 B）575. 186-193 (1995)。