研究内容

製品の製造において塗装は必要不可欠な工程の一つであり,新しい塗装方式として,静電塗装が期待されている.静電塗装では,塗料が供給されるノズルとターゲットの間に高電圧を印加することで塗料が静電気力により霧状化しターゲットに向け噴霧される.この方式は,従来のエアスプレー方式に比べ均一な微細粒子を噴霧することが出来る.しかし,静電塗装は流体の大変形や分裂と電界が相互作用する複雑な現象であるため,詳細なメカニズムは未だに明らかになっていない.本研究では,静電塗装メカニズムを明らかにするために粒子法による流体解析とメッシュフリー法による磁場解析を連成した数値解析手法の開発を行っている.

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ボンド磁石はフェライト磁石などを砕いた磁石と樹脂を混合して成形した磁石である.射出成型の特徴として,形状自由度が大きいので,実際にボンド磁石を射出成型すると,成形品の密度や磁気特性にばらつきがあり,設計要件を満たさないことがある.その原因として,射出,圧縮,着磁,冷却・硬化等の複数の成形プロセスがほぼ同時進行する複雑なプロセスのためである.本研究では，磁場解析に磁気モーメント法，流体解析及び熱解析にMPSを連成してボンド磁石の射出成形プロセスを解明するための数値解析手法を開発する．

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ボンド磁石の圧縮成形は,磁場,熱,樹脂の状態,磁性粉末の挙動が相互作用しているため,非常に複雑であり,ボンド磁石の成形パラメータは経験的に設定される.その結果,現在の成形品には,成型品内の密度分布や磁気特性にばらつきが生じる問題がある.本研究では,ボンド磁石の圧縮成形における,成形プロセス内の全物理現象を考慮できる数値解析手法を開発する.

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コールドクルーシブル溶解法とは,金属を溶解する際にセラミックスなどで作られた耐火物るつぼではなく,銅などで作られた水冷るつぼを用いる溶解法である.溶解金属がるつぼからの汚染を受けにくく,活性金属や高融点金属の溶解が可能であることが特徴であるが,溶解中に起こる現象が複雑で,流体挙動の制御が難しいことが欠点である.そこで,粒子法と有限要素法との連成解析を用いて,流体挙動を解析することにより,溶解中に起こる現象の詳細を解明するとともに,コールドクルーシブル溶解法を改良することを目的としている.

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磁性流体は磁場に反応する流体で，磁力線に沿って表面がスパイク状に変形することが知られています．磁性流体を用いたデバイスの設計を支えるため，この磁性流体の挙動を解析できる数値解法の研究に取り組んでいます．より現実的な磁性流体モデルを表現するために,溶質である磁性粉と溶媒をモデル化している.本研究ではメッシュフリー法とモーメント法を用いて流体と磁場の連成解析を行っている．

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