電磁場下のプラズマ流による環境汚染物質の分離無害化

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750127
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐藤 岳彦 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (10302225)
• Keywords: プラズマ流 / 微粒子 / 混相 / 分散 / 電磁場 / 加熱 / 不安定 / 環境汚染物質

Research Abstract

本研究では,環境汚染物質の無害化に向けた新たな学問体系の構築を目的とする.本年度では微粒子混相プラズマ流の電磁場下での挙動を,非定常圧縮性を考慮した電磁熱流動場の2次元数値モデルを構築することで,微粒子特性への電磁場効果を詳細に検討した.また,新たに導入した電磁熱流動場解析プログラムにより多種のガスとの混合や化学反応・分解等の解析が可能となった.さらに,前年度に引き続きプラズマ流の実験的解明を進めた.得られた知見や基礎資料等を以下に記す.
1.熱流動場の解析 熱流動場は,電磁場印加による加熱効果が大きく,特に下流部において高温領域が大きく増大し,有害ガス分解において分解効率の向上に大きく寄与する知見が得られた.
2.微粒子特性の解析 微粒子はノズル形状,注入条件やプラズマ作動条件によりその分散が大きく変化し,電磁場印加により大きな加熱効果を示す事を新たに知見した.これは,触媒微粒子をプラズマ中に効果的に分散させ有害ガスを選択的に分解させたり,有害微粒子を効果的に熱分解し無害化する等の工学的手法の基礎資料となる.
3.プラズマ流の不安定特性と非対称性 プラズマ流の不安定性は,磁場強度や放電電流を増大させることで抑制できる.また,DCプラズマ流をRFプラズマ流に貫入させたり,旋回ガスの注入やRFコイルの非対称性によりプラズマ流が下流においても熱流動場を示す事を新たに知見した.

Research Products

• [Publications] 佐藤岳彦: "電磁場下の管内微粒子プラズマ流の数値シミュレーション"日本機械学会論文集B編. 66巻645号. 1295-1302 (2000)
• [Publications] Hideya Nishiyama: "Numerical Simulation of Mixing Effect on a Non-equilibrium Plasma Jet in an Applied Magnetic Field"JSME International Journal, Ser.B. Vol.43,No.2. 314-322 (2000)
• [Publications] Hideya Nishiyama: "Mixing Effect on a Nonequilibrium RF Induction Plasma"Heat and Mass Transfer. Vol.36. 433-437 (2000)
• [Publications] Takehiko Sato: "Mixing and magnetic effects on a Nonequilibrium Argon Plasma Jet"International Journal of Thermal Sciences. (掲載予定). (2001)
• [Publications] Takehiko Sato: "Computational Expriment of a Compex Dusted Plasma Flow"Abstracts of 1st Int.Conf.on Computational Fluid Dynamics. 345-346 (2000)
• [Publications] 佐藤岳彦: "微粒子複雑プラズマ熱流動の数値実験"日本混相流学会年会講演会2000講演論文集. 19-20 (2000)
• [Publications] 西山秀哉: "非平衡混合プラズマジェットの制御システムの特性"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集. Vol.IV. 293-294 (2000)
• [Publications] 西山秀哉: "ガスの注入条件による高周波誘導プラズマ流れの高機能化"日本機械学会東北支部多賀城地方講演会講演論文集. 31-32 (2000)