1997 Fiscal Year Annual Research Report
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
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09750185
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大久保 雅章 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (40223763)
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| 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 |
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| 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、光学計測と数値シミュレーションにより、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の解明とモデル化、ならびにその制御を行い、さらにはMHD発電システム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。さらには、磁場下でのスロートとノズル内での全圧、静圧の測定と電子温度、電子数密度の偏光ラインリバーサル法による光学計測を行った。実験データのさらに詳細な分析とシミュレーションとの比較を現在行っている。
(理論的研究)
現在改良が進められている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、新発電機の設計時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三種類の発電機に対して、ほぼ満足のいく性能予測を可能とした。また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。来年度は大型ブロ-ダウン装置(FUJI-1)の性能予測や三次元数値解析に取り組む予定である。
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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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[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)
