磁場と抽気・給気の組み合わせによる磁性流体の移送と制御

磁気のエネルギーを流体のエネルギーに変換するシステムの実用化を図るために,磁場と抽気・給気の組み合わせによる磁性流体の駆動システムの実現性を調査した.本年度は,まず,磁場強さの分布,給気量,および磁性流体の循環流量の三者の関係を実験的に明らかにするため,提案システムを簡略化した原型試験ループを製作し,実験を行った.試験ループは,内径9mm垂直上昇管と内径25mmの垂直下降管を有する高さ2mの循環ループで,上昇管の下部に給気部と磁場発生部を,上昇管の上部に抽気を持つものであった.磁場発生には一対の永久磁石を用いた.次に,上述の三者の関係を推定する理論的モデルを考案し,その有効性を検証した.以下に得られた主な知見を示す.1.非磁場下と磁場下において給気流量を変え,磁性流体の循環流量,および上昇管内二相流部の圧力こう配とボイド率を測定した.これにより,本駆動システムの実現性が確かめられ,かつ,磁場強さと給気量および磁性流体の循環流量の三者の関係を明らかにする実験値が得られた.2.磁場下の磁性流体の循環流量と非磁場下のそれを比較した結果,磁場が作用すると循環流量が増加することが分かった.これにより磁気による駆動力を確認できた.3.上昇管内のボイド率はドリフトフラックスモデルにより推定可能であることが明らかとなった.5.上昇管におけるボイド率と摩擦圧力損失をそれぞれドリフトフラックスモデルとChisholmの方法で評価する理論的モデルによって,低給気流量域の磁性流体の循環流量を予測することができた.

磁気のエネルギーを流体のエネルギーに変換するシステムの実用化を図るために,磁場と抽気・給気の組み合わせによる磁性流体の駆動システムの実現性を調査した.本年度は,まず,磁場強さの分布,給気量,および磁性流体の循環流量の三者の関係を実験的に明らかにするため,提案システムを簡略化した原型試験ループを製作し,実験を行った.試験ループは,内径9mm垂直上昇管と内径25mmの垂直下降管を有する高さ2mの循環ループで,上昇管の下部に給気部と磁場発生部を,上昇管の上部に抽気を持つものであった.磁場発生には一対の永久磁石を用いた.次に,上述の三者の関係を推定する理論的モデルを考案し,その有効性を検証した.以下に得られた主な知見を示す.1.非磁場下と磁場下において給気流量を変え,磁性流体の循環流量,および上昇管内二相流部の圧力こう配とボイド率を測定した.これにより,本駆動システムの実現性が確かめられ,かつ,磁場強さと給気量および磁性流体の循環流量の三者の関係を明らかにする実験値が得られた.2.磁場下の磁性流体の循環流量と非磁場下のそれを比較した結果,磁場が作用すると循環流量が増加することが分かった.これにより磁気による駆動力を確認できた.3.上昇管内のボイド率はドリフトフラックスモデルにより推定可能であることが明らかとなった.5.上昇管におけるボイド率と摩擦圧力損失をそれぞれドリフトフラックスモデルとChisholmの方法で評価する理論的モデルによって,低給気流量域の磁性流体の循環流量を予測することができた.