乱流遷移を考慮したMHD潤滑理論の研究

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近年における超電導研究の飛躍的な進歩により、近い将来強力な磁場を容易に得ることが技術的に可能な状況になりつつあることから、その応用技術の1つとしてMHD軸受が注目を集めるようになってきている。MHD軸受は、動粘土の極めて低い水銀やナトリウムなどの液体金属を潤滑剤として使用するために、高レイノルズ数領域で運転されることが多い。したがって、その軸受特性は乱流や流体慣性力によって大きな影響を受けると考えられるが、この問題については従来のMHD軸受研究において未解決のままである。本研究は、かかる状況を踏まえて企図したもので、まず申請者らがこれまでに十分な検討を行ってきた抵抗法則と平均化の手法に基づく乱流潤滑モデルを電磁流体の潤滑膜流れに適用して、流体慣性力と乱流の影響をともに考慮したMHD潤滑理論の定式化を図った。さらに、この理論を各種のスラスト軸受並びにジャ-ナル軸受に適用して軸受すきま内に発生する圧力分布、電位分布、負荷容量などを広範囲のレイノルズ数領域について計算し、乱流並びに流体慣性力がこれらのMHD軸受特性に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。これと並行して、乱流を考慮したMHD潤滑理論の基礎となる抵抗法則の適用性を実験的に裏付けるために、水銀やナトリウムなどの管摩擦抵抗と乱流遷移点を測定すると同時に、MHDスラスト軸受試験装置を試作して軸受すきま内に発生する圧力分布と電位分布も測定して上述の理論解析結果との比較・検討を行い、MHD潤滑における乱流特性を総合的に明らかにした。