新エネルギー利用技術を目的とした磁気ハイパーコンダクターの研究開発

本研究では，磁気機能性流体の沸騰現象に着目し，そのメカニズムを解明することを目的として，磁気排除効果を用いた新しい熱輸送装置を提案することを目指したものである．本年度は，主に非一様磁場下における単孔より離脱する空気気泡の生成メカニズム，および，非一様磁場下における沸騰気泡について実験的，解析的に調査を行った．(1)単孔より離脱する磁性流体中の気泡について実験的に可視化を行い，現象を理解するために二次元非圧縮の単孔より離脱する磁性流体中の気泡について数値解析を行い，磁性流体内の気泡変形挙動について定性的調査を行った．その結果，単孔より離脱する気泡は磁場方向に沿って伸長を伴い離脱することが確認できた．また，無磁場下での離脱気泡に比べ，磁場下での気泡は小さくなることがわかった．次に，数値解析法を用いて磁場下での単孔より離脱する気泡変形・運動挙動を調査した結果，浮力が表面張力・慣性力・粘性抵抗の釣り合いより気泡の離脱が推測できることがわかった．さらに，単孔より離脱する気泡に非一様磁場を印加する場合，磁気浮力が気泡に作用し，離脱を促進する力が大きくなることで，磁場下の気泡は伸長を伴いながら速く離脱することがわかった．(2)非一様磁場が磁性流体の沸騰気泡に与える影響を調査するために，電磁誘導計測法を用いて，磁性流体沸騰ボイド率の計測を行った．また，沸騰ボイド率が磁性流体の沸騰熱伝達特性に与える影響を調査した．その結果，非一様磁場下における非共沸混合磁性流体の沸騰ボイド率の計測を行った結果，印加磁場強さの増加に伴い，沸騰ボイド率が減少することがわかった．また，磁気圧力が加熱面に付加されることにより，沸騰気泡体積が縮小することがボイド率の減少の要因であることがわかった．

本研究では，磁気機能性流体の沸騰現象に着目し，そのメカニズムを解明することを目的として，磁気排除効果を用いた新しい熱輸送装置を提案することを目指したものである．本年度は，主に非一様磁場下における単孔より離脱する空気気泡の生成メカニズム，および，非一様磁場下における沸騰気泡について実験的，解析的に調査を行った．(1)単孔より離脱する磁性流体中の気泡について実験的に可視化を行い，現象を理解するために二次元非圧縮の単孔より離脱する磁性流体中の気泡について数値解析を行い，磁性流体内の気泡変形挙動について定性的調査を行った．その結果，単孔より離脱する気泡は磁場方向に沿って伸長を伴い離脱することが確認できた．また，無磁場下での離脱気泡に比べ，磁場下での気泡は小さくなることがわかった．次に，数値解析法を用いて磁場下での単孔より離脱する気泡変形・運動挙動を調査した結果，浮力が表面張力・慣性力・粘性抵抗の釣り合いより気泡の離脱が推測できることがわかった．さらに，単孔より離脱する気泡に非一様磁場を印加する場合，磁気浮力が気泡に作用し，離脱を促進する力が大きくなることで，磁場下の気泡は伸長を伴いながら速く離脱することがわかった．(2)非一様磁場が磁性流体の沸騰気泡に与える影響を調査するために，電磁誘導計測法を用いて，磁性流体沸騰ボイド率の計測を行った．また，沸騰ボイド率が磁性流体の沸騰熱伝達特性に与える影響を調査した．その結果，非一様磁場下における非共沸混合磁性流体の沸騰ボイド率の計測を行った結果，印加磁場強さの増加に伴い，沸騰ボイド率が減少することがわかった．また，磁気圧力が加熱面に付加されることにより，沸騰気泡体積が縮小することがボイド率の減少の要因であることがわかった．