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磁性流体中における気泡の挙動に関する研究
Doshisha University
磁性流体を用いた熱輸送デバイス
 利点
• 磁気排除効果を用いた沸騰の促進・
制御が可能
• 磁場下で熱伝達特性が向上
 課題
• 不可視流体であるため沸騰気泡の生
成を確認することができない
• 磁性流体中の気泡の生成・浮上・変
形などのメカニズムが未解明
研究目的：磁性流体中の気泡の挙動に対する磁気排除効果の影響に関する調査
実験
… 電磁誘導計測法＊の応用
9.3kW/m2
12.2kW/m2
15.6kW/m2
0.005
Vapor void fraction
0.004
0.003
0.002
0.001
0
-6000
-4000
-2000
Magnetic body force
＊ T. Kuwahara and H. Yamaguchi, Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Vol.21 No.1 (2007), pp. 173-180.
数値解析
…
流動解析：VSIAM3法に基づく解析手法の提案
磁場解析：Self-correcting procedureの適用
 支配方程式
 VOF法
1
q  x, y   
0
q
 uq   0
t

   u  0
t
Fm  n , Fm   m MH 
(Liquid)
(Gas)
 Self-correcting procedure
 u 
 u  u 
t
 p   2 u  g  Fsf  Fm

Fig. Measurement results of void fraction
 2 n 1  
1 
1 
1 
  B n
 m   B 
B     m  n 1

B n 1  B n   B ( B   B n )
Fig. Magnetic field lines around a bubble.
結論
① 熱面まわりに非一様直流磁場を印加することによって，磁気排除効果の作用で成長過程の気
泡の離脱が促進され，ボイド率が減少する．
② 一様磁場下において磁性流体中に気泡が存在するとき，透磁率が異なるため気泡界面付近で
磁場が歪曲し，磁場勾配が生じる．
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