| Project/Area Number |
20H00279
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 慎太郎 東北大学, 工学研究科, 助教 (60869650)
蟹江 澄志 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60302767)
野々村 拓 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60547967)
松野 隆 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (90432608)
小室 淳史 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (70733137)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥45,760,000 (Direct Cost: ¥35,200,000、Indirect Cost: ¥10,560,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,690,000 (Direct Cost: ¥11,300,000、Indirect Cost: ¥3,390,000)
Fiscal Year 2020: ¥22,360,000 (Direct Cost: ¥17,200,000、Indirect Cost: ¥5,160,000)
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| Keywords | 流体制御 / プラズマアクチュエータ / 誘電体バリア放電 / 大気圧プラズマ / プリンテッドエレクトロニクス |
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| Outline of Research at the Start |
大気圧放電プラズマによって流体機械表面の流れを制御するプラズマアクチュエータ (PA) の性能向上に向け，表面電荷特性という観点から検討し，表面電荷の堆積に伴う電界遮蔽によって十分な電気流体力が得られていない現状の PA が持つ課題を克服する．そして，プリンテッドエレクトロニクス技術を利用した高集積化とそれに伴う低電圧化により，電源を含めたシステムの小型化・軽量化を実現する．さらに得られた低電圧・高集積 PA の大面積化と，放電特性を利用したセンシングのインテグレーションによって，特定の場所だけでなく広い範囲で柔軟に動作する PA を実証し，流体機械全面で境界層を制御する手法の確立を目指す．
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| Outline of Final Research Achievements |
A fluid control device called a plasma actuator, which induces ion winds associated with a dielectric barrier discharge by applying a high voltage to the surface of a fluid machine, consists only of electrodes and a dielectric separating them, and is expected to be applied to actual fluid machines because of its simplicity of installation, structural flexibility that does not interfere with the original performance of fluid machines, and immediate response without mechanical deformation. In this research project, we focused on the fact that the performance of fluid machinery depends greatly on the behavior of electric charges accumulated on the surface, and aimed to improve its performance and functions by controlling the surface charges through multiplication of electrodes, appropriate voltage applying method, and observation of surface charge. In addition, a dynamic control system using simultaneous measurement and a fabrication method using printed electrodes were also proposed.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
誘電体バリア放電を利用したプラズマアクチュエータによる流れの制御は，流体機械の性能向上に繋がることはもちろんのこと，航空機における革新的な飛行方法の基盤となり得る技術であるが，これまで放電で生じる荷電粒子と結果として得られる誘起流れの関係性については，詳細な解析がなされていなかった．本研究課題では，表面電荷の蓄積がどのように空気中の荷電粒子の加速に影響をするかを念頭にさまざまな調査や製作方法の検討を行っており，経験論的ではなく，表面誘起流をデザインするための知見を得ることができた．これは新しい流体駆動方法の基盤となるものであり，より環境適合性に優れた流体機械の開発に向けた重要な成果である．
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