強磁場下における非導電性流体の移動現象に関する定量的把握

强磁场下非导电流体运动现象的定量理解

• 批准号: 16760160
• 负责人: 赤松 正人
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Yamagata University (2006)Akita Prefectural University (2004-2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760160/
• 关键词: 超伝導磁石; 常磁性流体; 反磁性流体; 磁化力; ケルビン力; 強磁場; 空気; 常磁性; コンピュータシミュレーション; 移動現象; 伝熱

流体の磁気的性質に応じた磁化力のモデル方程式を導き,磁場および温度勾配が付与された密閉円筒容器内の常磁性・反磁性流体の熱および運動量の定量的把握を数値解析的に行った.この結果,重力場および無重力場下において常磁性・反磁性流体の熱流動を磁化力によって能動的に制御できることを示した.さらに,数値解析結果の検証実験も行った.まず,常磁性および反磁性流体が満たされた密閉竪型円筒容器の底面を加熱,上面を冷却した系においては,磁場が印加されていない場合,密度の不均一によって生じる浮力対流,いわゆる自然対流が発生する.この自然対流に磁場を印加すると,常磁性および反磁性流体ともに,磁化力により自然対流を制御できることがわかった.具体的には,磁場の中心が底面の加熱面にあるとき,磁化力により常磁性流体の自然対流は促進されること,また,磁場の中心が上面の冷却面にあるとき,磁化力により常磁性流体の自然対流は抑制されることがわかった.一方,反磁性流体においては,常磁性流体と反対の傾向を示した.一方,常磁性および反磁性流体が満たされた密閉竪型円筒容器の底面を冷却,上面を加熱した系においては,磁場が印加されていない場合,密度の不均一によって生じる浮力対流は生じず,流れのない熱伝導状態の安定温度成層を成す。しかしながら,この安定温度成層に強磁場を印加すると質量磁化率の不均一および磁場勾配によって磁化力に差が生じるため,重力に打ち勝って常磁性および反磁性流体ともに対流が誘起されることがわかった.これは,宇宙空間のように温度差を与えても密度の不均一性から生じる浮力対流が望めない場においても,強磁場を利用することにより熱対流を誘起させ熱伝達を制御できることを示すものである.

The nature of the magnetic fluid の 気 に 応 じ た magnetizing force の モ デ ル equation を guide き, magnetic お よ び temperature hook with が give さ れ た airtight container has drifted back towards &yen; tube の paramagnetism, anti magnetic fluid thermal お の よ び exercise の quantitative grasp を line of the numerical analytic に っ た. こ の results, gravity field お よ び without gravity field under に お い て paramagnetism, anti magnetic fluid の heat flow を magnetizing force に よ っ て motile に suppression で き る こ と を shown し た. さ ら に, the numerical analytic results の 検 card be 験 も line っ た. ま ず, often magnetic お よ び anti magnetic fluid が against た さ れ た airtight vertical type has drifted back towards &yen; の cylinder container bottom を heating, the above を cooling し た department に お い て は, magnetic が Inca さ れ て い な い occasions, uneven density の a に よ っ て raw じ る buoyancy ain stream Natural flow seaborne, い わ ゆ る が 発 raw す る. こ の natural flow seaborne に magnetic field を Inca す る と, often magnetic お よ び anti magnetic fluid と も に, magnetizing force に よ り natural flow を seaborne suppression で き る こ と が わ か っ た. Specific に は, magnetic の center が underside の heating surface に あ る と き, magnetizing force に よ り often magnetic fluid の natural flow は polices to promote さ れ る こ と, ま た, magnetic の center が の cooling surface above に あ る と き, magnetizing force に よ り often magnetic fluid の natural flow seaborne は inhibit さ れ る こ と が わ か っ た. On one side, the diamagnetic fluid にお にお て て, and the normally magnetic fluid と antisymmetric <s:1> tends to を indicate た. Side, often magnetic お よ び anti magnetic fluid が against た さ れ た airtight vertical type has drifted back towards &yen; の cylinder container bottom を cooling, the above を heating し た department に お い て は, magnetic が Inca さ れ て い な い occasions, uneven density の a に よ っ て raw じ る buoyancy flow seaborne は raw じ ず, flow れ の な い hot 伝 guide state into layer を into す の stable temperature. し か し な が ら, こ の stable temperature stratification に strong magnetic field を Inca す る と quality magnetic susceptibility の heterogeneity お よ び magnetic hook with に よ っ て magnetizing force born poor に が じ る た め, gravity に winning ち っ て paramagnetism お よ び anti magnetic fluid と も に flow seaborne が induced さ れ る こ と が わ か っ た. こ れ は, space の よ う に を temperature difference and え て も uneven density の Born a sexual か ら じ る buoyancy flow が at seaborne め な い field に お い て も, strong magnetic field を using す る こ と に よ り heat flow seaborne を induced さ せ hot 伝 da を suppression で き る こ と を shown す も の で あ る.

项目成果

Numerical prediction on heat transfer phenomenon in paramagnetic and diamagnetic fluids under a vertical magnetic field gradient

• DOI: 10.1109/tasc.2004.831033
• 发表时间: 2004-08
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: M. Akamatsu;M. Higano;Y. Takahashi;H. Ozoe

Magnetothermal wind induced by Kelvin force

开尔文力引起的磁热风

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of 17th International Symposium on Transport Phenomena (CD-ROM)(Proceedings)
• 作者: Masato AKAMATSU;Mitsuo HIGANO
• 通讯作者: Mitsuo HIGANO

Flow of water in a vertical cylindrical container with and without rotation under a vertical magnetic field gradient

垂直磁场梯度下旋转和不旋转的垂直圆柱形容器中的水流

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of the Third International Symposium on Advances in Computational Heat Transfer (CD-ROM Proceedings)
• 作者: Masato AKAMATSU;Mitsuo HIGANO;Yoshio TAKAHASHI;Hiroyuki OZOE
• 通讯作者: Hiroyuki OZOE

Numerical computation of magnetothermal convection of water in a vertical cylindrical enclosure

立式圆柱形外壳内水磁热对流的数值计算

• 期刊: International Journal of Heat and Fluid Flow (印刷中)
• 作者: Masato AKAMATSU;Mitsuo HIGANO;Yoshio TAKAHASHI;Hiroyuki OZOE
• 通讯作者: Hiroyuki OZOE