磁性流体の誘導形MHD機器への応用に関する研究

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申請者は,ここ数年来、導電性のベース液体に酸化鉄や合金などの強磁性微粒子の表面をコーティングすることにより安定に懸濁させた導電性磁性流体を作動流体とするファラデー形気泡ポンプ駆動方式液体金属MHD発電システムの研究と,進行磁場下での非導電性磁性流体の駆動の問題についての検討を行ってきたが,これらの研究成果を踏まえ,本研究の目的は液体金属を作動流体とする誘導形MHD機器の作動流体に,強磁性微粒子を懸濁させ導電性と磁化特性を合わせもたせた場合の内部流動特性の解明と性能評価を行うことにある.まず,基礎実験として,高い磁化特性を有する磁性流体の交流進行磁場下での流動特性を精度良く測定するための開きょ型ループにより,申請者らが従来行ってきた実験手法を利用して,内部流動特性を調べた.次に磁性流体力学の基礎方程式を用いて,現有のワークステーションまたはスーパーコンピュータにより誘導形電磁ポンプとしての内部流動の数値解析を行った.以上の結果から、電磁ポンプとしての応用を考えた場合,進行磁場により磁性流体を駆動させるためには,密閉型の管を流路として使用するよりも,自由表面を有する開きょを利用するほうが大きい流量が得られ,効果的であることが確認された.これは磁性微粒子のスピンにより,自由表面で比較的大きなせん断力が発生するためである.以上の研究から磁性流体を誘導形MHD機器への応用するに際してのいくつかの重要な知見を得た.