液-液体金属二層流れの振る舞いを知るための実験研究

了解液-液金属双层流动行为的实验研究

• 批准号: 18760116
• 负责人: 田坂 裕司
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760116/
• 关键词: 液体金属流れ; 熱対流; 超音波計測; 混層流; 液体金属; 二層流れ; 回転流れ; 流体計測; 超音波; 流れの安定性; 実験流体力学

液-液体金属二層流れは,地球物理学におけるコアーマントル境界の問題からシリコン単結晶生産における品質管理まで,幅広い分野に関係する現象である.それらの問題を解決するため主に以下に示す4つのテーマで事件研究を遂行し,それぞれ結果を得た.(1)液体金属内熱対流と磁場による制御 複数線での超音波流速分布計測(UVP)により、液体ガリウム中に形成される対流セルの3次元運動を調べた.また、得られた速度分布変動と、サーミスタによる温度計測結果の周波数解析を行い、時間変動のスケールを明らかにした.さらに,ヘルムホルツコイルにより形成された一様磁場による制御に取り組み,対流中に現れる短い時間スケールの変動を抑制すると共に,対流セルの上記のサイズを変化させることに成功した.(2)液体金属のスピンアップにおける過渡的な流れを用いた実効粘性と透磁率の測定 一様磁場中に置かれた円筒に液体金属を満たし回転させ、スピンアップ時の過渡的な変動磁場と速度分布変化を計測した.この結果から液体金属の磁場中における実効粘性と透磁率を求めた.計測はおもにフランス、非平衡現象研究所(IRPHE)で行った.(3)自由界面を有する回転流れの表面形状Switching現象 この現象に関して,流れを理解するための実験研究を行い,それを制御するための知見を得た.また液体金属は粘性の効果が小さく乱れやすいが,表面張力が大きく界面変形が抑制されるため,この系では逆に流れが安定化することが分かった.(4)回転ならびに熱対流系における液-液体金属二層流れ 液-液体金属二層流れについて,超音波と画像を用いた実験研究を行い,各層間でのカップリング現象に関する知見を得た.さらに,液体金属の表面処理を行わない場合には,酸化膜が運動量の伝達を妨げ,いくら液体金属層に運動量を与えても,上部の層は平穏であることを示した.

Liquid - liquid metal 2 laminar れ は, geophysical に お け る コ ア ー マ ン ト ル realm の problem か ら シ リ コ ン 単 crystal production に お け ま る quality management で, picture hiroo い eset に masato is す る phenomenon で あ る. そ れ ら の を solve す る た め main に に す indicated below 4 つ の テ ー マ で event study を carries out し, そ れ ぞ た を れ results. (1) The internal heat of liquid metal resists the current と magnetic field による Complex line で の ultrasound velocity distribution measuring (UVP) に よ り, liquid ガ リ ウ ム に forming さ れ る flow seaborne セ ル の 3 dimensional movement を べ た. ま た, ら れ た velocity distribution - と, サ ー ミ ス タ に よ る thermometer measurement results の cycle for parsing を line い, time - move の ス ケ ー ル を Ming ら か に し た. さ ら に, ヘ ル ム ホ ル ツ コ イ ル に よ り form さ れ た a others in magnetic field に よ る suppression に み り group, stream seaborne に now れ る short time い ス ケ ー ル の - move を inhibit す る と に, flow seaborne セ ル の is written の サ イ ズ を variations change さ せ る こ と に successful し た. (2) the liquid metal の ス ピ ン ア ッ プ に お け る transition な flow れ を with い た be sharper viscous の と through magnetic rate determination A に buy to others in a magnetic field か れ た has drifted back towards ¥ tube に liquid metal を against た し back planning さ せ, ス ピ ン ア ッ プ の transition when な と - moving magnetic field velocity distribution - the を measuring し た. こ の results か ら liquid metal の magnetic field に お け る be sharper rate of viscous と through magnetic め を o た. Measuring は お も に フ ラ ン ス, nonequilibrium phenomena research institute (IRPHE) line で っ た. (3) free interface を す る current planning れ の Switching surface shape こ の phenomenon に masato し て, flow れ を understand す る た め の be 験 research を い, そ れ を suppression す る た め の knowledge を た. ま た liquid metal は viscous の unseen small fruit が さ く disorderly れ や す い が, large surface tension が き く interface - shaped が inhibit さ れ る た め, こ の is で は inverse に flow れ が stabilization す る こ と が points か っ た. (4) back to the planning な ら び に hot Relative flow system における liquid-liquid-metal two-layer flow れ Liquid - liquid metal 2 laminar れ に つ い て, ultrasound と portrait を with い た be 験 research を い, between each layer で の カ ッ プ リ ン グ phenomenon に masato す る knowledge を た. さ ら に, liquid metal surface 処 の Richard を line わ な い occasions に は, acidification membrane が exercise の 伝 da を hinder げ, い く ら liquid metal layer に exercise を and え て も, upper layer の は flat one で あ Youdaoplaceholder0 る とを shows た.

项目成果

Visualization of a rotating flow under large-deformed free surface using anisotropic flakes

使用各向异性薄片可视化大变形自由表面下的旋转流

• 发表时间: 2008
• 期刊: J. Visulaization 11
• 作者: Y. Tasaka;K. Ito;and M. Iima
• 通讯作者: and M. Iima

自由界面を持つ回転流れの超音波計測

自由接口旋转流超声波测量

• 发表时间: 2007
• 作者: 田坂裕司;吉田将隆;村井祐一;武田靖;柳澤孝寿;Yuji TASAKA;矢野可南子;伊藤賢太郎;田坂裕司;田坂裕司
• 通讯作者: 田坂裕司

Flow transition in surface switching of rotating fluid

旋转流体表面切换中的流动转变

• 发表时间: 2007
• 作者: 田坂裕司;吉田将隆;村井祐一;武田靖;柳澤孝寿;Yuji TASAKA
• 通讯作者: Yuji TASAKA

回転円筒内の不混和二層流中に生じる界面波

旋转圆柱体中不混溶两层流中产生的界面波

• 发表时间: 2007
• 作者: 田坂裕司;吉田将隆;村井祐一;武田靖;柳澤孝寿;Yuji TASAKA;矢野可南子;伊藤賢太郎;田坂裕司;田坂裕司;矢野可南子;Yuji TASAKA;田坂裕司;藤本修平
• 通讯作者: 藤本修平

Spatio-temporal behavior of natural convection in low Prandtl number fluid

低普朗特数流体中自然对流的时空行为

• 发表时间: 2006
• 期刊: Bulletin of 59^<th> Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, American Physical Society 51,9
• 作者: Y.Tasaka;Y.Murai;Y.Takeda;T.Yanagisawa
• 通讯作者: T.Yanagisawa