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プラズマMHD発電機内流れに発生する非平衡電離衝撃波の構造の解明と発電性能の予測

Research Project

Project/Area Number 09750185
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionOsaka Prefecture University (1998)
Tokyo Institute of Technology (1997)

Principal Investigator

大久保 雅章  大阪府立大学, 工学部, 助教授 (40223763)

Project Period (FY) 1997 – 1998
Project Status Completed (Fiscal Year 1998)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 1998: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 1997: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywords電磁流体力学 / プラズマ / MHD発電 / 衝撃波 / 性能予測 / スワール / 印加磁場 / 電離不安定性
Research Abstract

本研究は、超音速ディスク型プラズマMHD発電機の高性能化を目標とし、光学計測と数値シュミレーションにより、ディスク型MHD発電機内に発生する非平衡電離衝撃波の構造を解明するモデル化、ならびにその制御を行い、さらにはMHD発電し寸手宇の高精度な性能予測を行うことを目的とする。本年度の主な成果は以下のようにまとめられる。
(実験的研究)
現有の衝撃波駆動MHD発電流路により、高速度カメラ(現有)と分光装置(現有)による線スペクトルと再結合放射光の測定により、従来ほとんど計測のなされていなかったMHD発電流路ノズル部で発生する衝撃波の構造の実験的解明を行った。すなわち放電の写真撮影と計測により、衝撃波の発生とその構造をほぼ明らかにすることができた。さらには、以下に述べるシュミレーション結果との対比により、衝撃波の発生が電子温度の上昇に伴うアルゴン電離を伴うものであることを確認した。
(理論的研究)
超音速放射状流れのTVD法を利用したMHD発電機性能予測の計算コードを発展させ、新発電機の高精度性能予測を行った。結果として、アルゴンを作動流体とする発電機に対して、幅広い運転条件での性能予測法を確立することができた。またさらなる性能向上のための方策(スワールの導入、印加磁場分布の最適化法)を提案した。しかしながら、運転条件によっては発電機内部で電離不安定性が発生し、準一次元の性能予測では限界がある。そこで二次元の数値解析コードを発展させ、非平衡プラズマ内で発生する三種類の放電パターンの発生条件を求めることができた。
なお、以上の成果は今年度、国際会議(3件)、電気学会(1件)にて発表した。

Report

(2 results)
  • 1998 Annual Research Report
  • 1997 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All Other

All Publications (11 results)

  • [Publications] 大久保 雅章: "アルゴンを用いたディスク形MHD発電機内に発生する放電構造の数値シミュレーション" 電気学会論文誌. (掲載決定)未定. (1999)

    • Related Report
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  • [Publications] Masaaki OKUBO: "Numerical Simulation of Dischrage Structures in Ar/Cs Nonequilibrium Plasma MHD Generator" Proc.33rd Intersociety Energy Conversion Eng.Conf.CD-ROM,207. (1998)

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  • [Publications] Masaaki OKUBO: "Numerical Simulation of Dischrage Structures in Ar/Cs Nonequilibrium Plasma Disk MHD Generator" Proc.Int.Symp.on Computational Technologies for Fluid/thermal/Chemical systems with Industrial Applications. 1. 167-173 (1998)

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  • [Publications] Hirokazu TAKAHASHI: "Numerical Studies on Improvement of Disk MHD Generator Performance" Proc.33rd Intersociety Energy Conversion Eng.Conf.CD-ROM,207. (1998)

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  • [Publications] Junji MASUDA: "Enthalpy Extraction and Adiabatic Efficiency of Closed Cycle Disk MHD Generator with Ar/Cs" Proc.33rd Intersociety Energy Conversion Eng.Conf.CD-ROM,207. (1998)

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  • [Publications] Masaaki OKUBO: "Numerical Studies on Improvement of Disk MHD Generator Performance" Proc.of 1998 Int.Symp.on Advanced Energy Technology. 309-316 (1998)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] Masaaki OKUBO: "Numerical Simulation of Dischrage Structures in Ar/Cs Nonequilibrium Plasma MHD Generator" 33rd Intersociety Engineering Conference on Energy Conversion. (発表予定). (1998)

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  • [Publications] Hirokazu TAKAHASHI: "Numerical Studies on Improvement of Disk MHD Generator Performance" 33rd Intersociety Engineering Conference on Energy Conversion. (発表予定). (1998)

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  • [Publications] Masaaki OKUBO: "Numerical Simulation of Dischrage Structures in Ar/Cs Nonequilibrium Plasma Disk MHD Generator" Joint ASME/JSME Meeting. (発表予定). (1998)

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  • [Publications] 大久保 雅章: "Numerical Simulation of Dischrage Structures in Ar/Cs Nonequilibrium Plasma MHD Generator (仮題)" 電気学会論文誌. (発表予定).

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  • [Publications] Hiroyuki YAMASAKI: "Performances of Disk CCMHD Generator with Small Area Ratio" Proc.of 1998 Int.Symp.on Advanced Energy Technology. 351-360 (1998)

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      1997 Annual Research Report

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Published: 1997-04-01   Modified: 2016-04-21  

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