磁性流体のレオロジー的挙動に関する研究

磁流体流变行为研究

• 批准号: 61460102
• 负责人: 富田 幸雄
• 金额: $ 3.52万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• 财政年份: 1986
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1986 至 1987
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-61460102/
• 关键词: 流体力学; 磁性流体; 細管ノズル; 液滴径; 表面張力; 粘度; 磁場; 周期; 非ニュートン流体; 管摩擦係数; 二次元流路流れ

細管ノズル先端に非一様磁場を印加させて,磁性流体の粗大液滴を生成させその挙動を高速度カメラで撮影し,さらに液滴生成の周期,液滴径について調べる. 実験装置は液体供給部,圧力部,磁場作用部,ヘッド部および測定部より構成されている. 電磁石は全長65mm,磁極径50mmのソレノイドコイルで,磁束密度は約0.16Tまで連続的に変えることができる. 細管ノズルはガラス製で管径d=120,210μmでいずれも長さl=160mmである. 供試磁性流体は蒸留水で重量濃度5.6%,10.3%,13.2%,16.6%,22.5%に希釈したものとケロシンベース11.8%を用いた. いずれも磁性微粒子は同一マグネタイトを使用している. これらの液体の密度,表面張力,動粘度および磁化の強さが測定されている. 液滴生成および飛しよう状態などを詳細に調べるために高速度カメラを用いて撮影を行なった. 流量は背圧が一定であるならば磁束密度Bを変化させてもほぼ一定値を保っている. また背圧,濃度が大きいほど流量は小さくなっている. 液滴の生成周期は磁気体積力が大きいほで短く,これが一定ならば背圧が低いほで少し長くなっている. 液滴径は磁気体積力が大きいほど小さく,これが一定ならば濃度が大いほど小さくなる. 次元解析の結果,無次元周期T^*=TV_o/d(T:液滴の周期,V_o:管内平均流速)はT^*=f(Nm,We,Re)と表せる. この式中の無次元数はそれぞれRc=(ρV_od)/η(レイノルズ数),We=V_o√<(ρd)/σ>(ウェバー数),N_n=(μ_0<M)/(ー.ニDAHd>^^^<σ)(∞(磁気体積力)/(表面振力による力))を表す. 但しη:粘度,ρ:密度,σ:表面張力,.ナDAー(/)M>;平均磁化強さ,H:印加磁場の強さ,μ_o:眞空中の透磁率である. 実験結果よりT^*=890ReD10.11^<We>0.29^<Nm>-0.98D1なる実験式が得られる.

Tubule ノ ズ ル apex に than the others in the magnetic field を Inca さ せ て, magnetic fluid の bulky droplet を generated さ せ そ の 挙 を high speed カ メ ラ で pinch of shadow し, さ ら に droplets generated の cycle, droplet diameter に つ い て adjustable べ る. The experimental device consists of the liquid supply section, pressure section, magnetic field action section,ヘッド section and および measurement section よ. Electromagnet は total length of 65 mm, 50 mm pole diameter の ソ レ ノ イ ド コ イ ル で, magnetic density は about 0.16 T beam ま で even 続 に - え る こ と が で き る. The thin tube is made of ノズ である ガラス ガラス ガラス, with a diameter of d=120,210μm, and a length of で で ずれ ずれ. The さ length of l=160mmである. Selected magnetic fluid は steamed leave the water で weight concentration 5.6%, 10.3%, 13.2%, 16.6%, 22.5% に bush 釈 し た も の と ケ ロ シ ン ベ ー ス 11.8% を with い た. い ず れ も magnetic particles は same マ グ ネ タ イ ト を use し て い る. The density, surface tension, dynamic viscosity and magnetic <s:1> strength さが of <s:1> liquid are determined by <s:1> れら れら. State of droplet generation お よ び fly し よ う な ど を detailed に adjustable べ る た め に high speed カ メ ラ を with い て pinch of shadow line を な っ た. Traffic は back 圧 が certain で あ る な ら ば magnetic density B を beam - the さ せ て も ほ ぼ certain numerical を protect っ て い る. ま た back 圧, concentration が big き い ほ ど flow は small さ く な っ て い る. Droplet の は magnetic 気 volume generated cycle が potent き い ほ で short く こ れ が certain な ら ば back 圧 が low い ほ で し less long く な っ て い る. Droplet diameter <s:1> magnetic volume force が large <s:1> ほ ほ <s:1> small さく, <s:1> れが a certain ならば concentration が large ほ ほ <e:1> さくなる さくなる. Dimensional analytic の results, no time yuan period T ^ * = TV_o/d (T: droplet の cycle, V_o: average flow velocity) は T ^ * = f (Nm, We, Re) と table せ る. こ の の no dimensional number of は そ れ ぞ れ Rc = (rho V_od)/eta (レ イ ノ ル ズ number), We = < (rho d)/sigma > V_o) (ウ ェ バ ー), N_n = (mu _0 < M)/(ー. ニ DAHd > ^ ^ ^ < sigma) (up (magnetic 気 volume force)/(surface vibration force に よ る)) す を table. But <s:1> η: viscosity,ρ: density,σ: surface tension,. Youdaoplaceholder0 DA ナ (/)M>; Average magnetization intensity さ,H: Inca magnetic field <s:1> intensity さ,μ_o: <s:1> magnetic permeability in vacuum である. Be 験 results よ り T ^ * = 890 red10. 11 ^ ^ < so.we > 0.29 < Nm > 0.98 D1 な る be 験 type が must ら れ る.

项目成果

富田幸雄: 日本機械学会講演会.

富田幸雄：日本机械工程师学会讲座。

富田幸雄: 日本機械学会論文集(B編). 54. 271-276 (1988)

Yukio Tomita：日本机械工程师学会会议记录（B 版）54. 271-276 (1988)。

富田幸雄: 日本機械学会講演会にて発表(1988年3月).

Yukio Tomita：在日本机械工程师学会会议上发表（1988 年 3 月）。