Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

磁性流体 / 超音波 / UVP法 / クラスタ / スロッシング / 磁場

昨年度に引き続き,磁性流体中を伝播する超音波特性を詳細に調べた。昨年度の研究結果から,超音波の伝播速度および吸収率に関して異方性が存在すること,その異方性は印加磁場強度に異存すること,超音波伝播特性には印加磁場に対してヒステリシスが存在すること,等が明らかとなった。しかし,その原因の究明を行う事ができなかった。そこで,装置の改良を行い,1MHz,2MHz,4MHzの異なる周波数を用いた実験を行い,周波数によって超音波伝播の異方性が異なる事が明らかとなった。
これらの周波数依存性は内部の磁性体微粒子のクラスタ構造に関係があると考えられるので,クラスタ形成を可視化するシステムを新たに構築し,クラスタ成長過程と印加磁場の関係を調べた。その結果,クラスタ撮影画像の明度の標準偏差によって,クラスタの大きさがある程度評価出来ることが明らかとなった。また,磁場を印加後もクラスタは6時間を経ても成長し続けている事が確認できた。これは,従来あまり知られていない事であり,今後様々な磁性流体現象を解明する上で貴重な知見である。
昨年度に引き続いて,円筒容器内の磁性流体スワーリング実験も行った。昨年度の実験結果を踏まえ,磁気体積力,重力,流体慣性力を考慮した解析を行い,現象を特徴づけるパラメータを見出す事ができた。今後,UVPによる内部流速測定結果を踏まえた解析を行うことにより,詳細な流動メカニズム解明が期待できる

磁性流体 / UVP法 / 流動計測 / 磁場 / 不透明液体 / 超音波 / 不透明流体

超音波流速分布測定法(UVP法)は従来からも使用されている手法であるが,電磁場下での磁性流体流動計測のような特殊環境化での計測は行われていない。昨年度,まず磁性流体流動計測へのUVP法の適用の可能性を探り,添加微粒子の粒径・素材・添加濃度,測定系におよぼす磁場の影響について検討を行い,ある程度の基礎資料を得る事ができた。そこで,本年度,このUVP法を様々な流動場に適用し,流動場計測が困難なために従来未解決であった諸問題の解明に取り組み,UVP法の磁性流体流動計測への有効性について検討を行った。
まず,円筒容器内の磁性流体に回転磁場を印加することによって生じる旋回流の速度分布計測を行った。この流れは従来からも研究報告がなされているが,表面の速度分布しか計測が行われていなかった。さらに,研究者によって,回転磁場方向と表面の旋回流方向が異なるため,内部の速度分布計測の重要性が指摘されてた。本計測によって内部の渦構造がある程度は明らかになったが,実験条件の制約上,回転磁場方向と旋回流方向の関連については,結論を得る事ができなかった。
次に,矩形容器内の磁性流体スロッシング流の内部速度分布計測を行った。また,摂動法を用いた非線形理論解析を試み,速度分布のスペクトル解析を行った。その結果、三次までのパワースペクトルについて実験結果と解析結果は良好に一致した。

【研究分担者】
木倉宏成	東京工業大学	原子炉工学研究所	助手	(Kakenデータベース)