Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

本研究は、溶鋼などの導電性流体を高精度かつ効率的に駆動、支持・成形するために必要な磁界条件を数値シミュレーションと実験により明らかにすることを目的としており、以下の項目についての研究を行った。
1.数値シミュレーションの実行:当グループで既に開発を行った2次元の電磁界-流体場結合問題用数値シミュレーションプログラムを利用して、溶鋼を対象とした電磁力駆動の基本特性の確認を行った。さらに、導電性流体への電磁力応用において、電磁界の分布も流体場も共に本来3次元であるので、2次元の流体場解析プログラムを3次元に拡張し、電磁界計算には既存の汎用3次元電磁界解析プログラムを使用し、両者を結合して現象のシミュレーションを行い、3次元的な駆動流が生じていることを確認した。また、移動磁界の進行方向の組み合わせなどと駆動特性との関係についても解析を行い、基本的には2次元解析の場合と同様な結果が得られた。
2.実験装置製作および実験
電磁攪拌による溶融金属の流れおよび液面の状態に関して、実際に測定を行い、シミュレーション結果と比較するために小型の実験装置を製作した。実験システムは、リニアモータ型移動磁界発生装置、電磁流速計、温度調節システムおよび可変周波数交流電源から構成される。ここでは溶融金属としてウッドメタルを使用し、上向きの駆動磁界だけの場合と上向きと下向きの駆動磁界を組み合わせた場合の二通りについて攪拌現象の実験を行った。その結果、駆動磁界の組み合わせにより効果的に流れの方向を変え、溶鋼への不純物の混入の原因となる液面変形を抑制することができるという結果が得られ、シミュレーションからの予測を検証することができた。また、電磁流速計の適用において問題となっていた、駆動磁界によるセンサ部への誘導磁界の影響を積分回路との組み合わせによって除去する方法も確立した。

【研究分担者】
田村穣	東京大学	大学院・工学系研究科	助手	(Kakenデータベース)
大崎博之	東京大学	大学院・工学系研究科	助教授	(Kakenデータベース)