2003 Fiscal Year Annual Research Report

磁気ノズルによる電磁加速プラズマ流のマッハ数制御とその応用

Research Project

Project/Area Number	14208046
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	犬竹正明東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90023738)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐宗章弘東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40215752) 服部邦彦東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90261578) 安藤晃東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90182998) 吉沼幹朗東北大学, 核融合科学研究所, 助手 (20323058)
Keywords	磁気ノズル / プラズマ加速 / マッハ数 / 電磁加速 / MPD / HITOP
Research Abstract	本研究では、プラズマ流の形成とその応用研究にとって重要な電磁加速機構を種々の計測器を準備しプラズマ流の詳細な計測によって電磁加速機構を明確にするとともに、磁気ノズル効果を利用した電磁加速プラズマ流生成の最適化とマッハ数制御法の開発を行うことを目的としている。本年度は、MPDアークジェットにより生成されたプラズマ流に対して、MPDアークジェット付近にラバール型磁気ノズルを用いることで熱エネルギーから流れのエネルギーへの変換を図る基礎実験を行った。MPD出口付近に小型の磁場コイルを設置し、磁気ノズルの発散領域の特性長が異なる2種類の磁気のノズルを形成し比較を行った。発散領域における変化が比較的緩やかなノズルにおいては等エントロピー流モデルによる予測値と測定されたプラズマパラメータとが良く一致した。また、発散領域における変化が比較的急峻であるノズルにおいては、発散領域でプラズマ流が減速することが確認された。発散領域において減速する理由は磁力線の曲率による不安定性が原因であると考えられる。また、マッハ数の計測手法を確立するために、方向性静電プローブ(DLP)を用いてイオン飽和電流の角度依存性を計測し、マッハプローブの特性評価を行った。DLPを用いて計測したイオン飽和電流の角度依存および従来用いられてきたマッハプローブの結果はHutchinsonが行ったPIC計算結果と良い一致を示した。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] M.Inutake: "Production of a supersonic Plasma Flow through a Laval Magnetic Nozzle"Proc. of 26th Int. Conf. on Phenomena in Ionized Gases (2003, Greifswald). Vol.1, am53. 127-128 (2003)
[Publications] H.Tobari: "Characteristics of Plasma Flow and Spatial Distribution of jxB Forces in an Applied-field MPD Thruster"Advances in Applied Plasma Science. Vol.4. 133-138 (2003)
[Publications] M.Inutake: "Production of a High-Mach-Number Plasma Flow for an Advanced Space Thruster"Proc. of 4th General Scientific Assembly of Asia Plasma & Fusi on Association (APFA 2003, Hangzhou, China). 1-6 (2003)
[Publications] H.Tobari: "Evaluation of Electromagnetic Force and Magnetic Laval Nozzle Accelerat ion in an Applied-Field MPD Thruster"Bulletin of the Americal Physical Society, (DPP2003, 45th, Albuquerque). 328-329 (2003)
[Publications] 吉野恭平: "ノズル配位電磁プラズマ推進機の分光計測"電気学会プラズマ研究会資料. PST-03-22. 69-73 (2003)
[Publications] 福井利英: "音速プラズマ流中の衝撃波構造"電気学会プラズマ研究会資料. PST-03-23. 75-80 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

磁気ノズルによる電磁加速プラズマ流のマッハ数制御とその応用

Principal Investigator

犬竹 正明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90023738)

Research Products

[Publications] M.Inutake: "Production of a supersonic Plasma Flow through a Laval Magnetic Nozzle"Proc. of 26th Int. Conf. on Phenomena in Ionized Gases (2003, Greifswald). Vol.1, am53. 127-128 (2003)

[Publications] H.Tobari: "Characteristics of Plasma Flow and Spatial Distribution of jxB Forces in an Applied-field MPD Thruster"Advances in Applied Plasma Science. Vol.4. 133-138 (2003)

[Publications] M.Inutake: "Production of a High-Mach-Number Plasma Flow for an Advanced Space Thruster"Proc. of 4th General Scientific Assembly of Asia Plasma & Fusi on Association (APFA 2003, Hangzhou, China). 1-6 (2003)

[Publications] H.Tobari: "Evaluation of Electromagnetic Force and Magnetic Laval Nozzle Accelerat ion in an Applied-Field MPD Thruster"Bulletin of the Americal Physical Society, (DPP2003, 45th, Albuquerque). 328-329 (2003)

[Publications] 吉野恭平: "ノズル配位電磁プラズマ推進機の分光計測"電気学会プラズマ研究会資料. PST-03-22. 69-73 (2003)

[Publications] 福井利英: "音速プラズマ流中の衝撃波構造"電気学会プラズマ研究会資料. PST-03-23. 75-80 (2003)

犬竹正明東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90023738)