2016 Fiscal Year Research-status Report
放電場制御による多電極プラズマアクチュエータの性能向上に関する研究
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15K05797
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
松野 隆 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (90432608)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 浩之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60545945)
金崎 雅博 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (10392838)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 圧縮・非圧縮流 / 流体制御 / プラズマ / プラズマアクチュエータ / 最適設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高速・大スケール流れにおいても高い流体制御力を持つプラズマアクチュエータを開発することを目的として研究を行っている。特に多電極型電場付加プラズマアクチュエータを基盤として，放電時のプラズマ生成・加速の物理に注目し，これらが推力生成に最適となるようなプラズマアクチュエータの構造・駆動手法を探索・提案している。
今年度は，プラズマの運動に関する数値解析と実験の結果より，三電極プラズマアクチュエータの体積力生成において放電によるイオンの生成量と加速に関わる仮説を立てた。放電によるプラズマ生成には電場強度の時間変化量として交流電圧の周波数が，加速についてはイオンドリフト速度に影響を与える電場強度として電極間距離・電圧が支配的な影響を持つと考え，これらよりなる体積力生成量の指標を抽出した。その後，この指標量が変化するように上記設計変数に関するパラメトリックスタディを行い，上記指標の妥当性を検証した結果，交流周波数・電極間距離および電圧ともに仮説に沿った特性を示し，現在研究を行っている三電極プラズマアクチュエータについて，その性能予測を行うことが可能となった。
また，進化計算を用いた大域的最適化(EGO)法を用いた駆動条件最適化については，本年は金崎らにより開発された複数サンプル付加法(MAs)の実問題への適用調査を行い，その有効性を確認した。数値計算による予備試験の結果，本手法は1回の実験に必要な時間がわずかである際に時間的効率が落ちるEGO法の欠点をカバーし，短時間で適切な解を探索できることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目標として，研究期間内に，一般的に利用されているSDBDプラズマアクチュエータ素子に対して10倍以上の推力を達成することと，高い流速 (>30m/s) での流体制御性能の優位性を実証することを挙げたが，これらは昨年度および本年度の試験により既に達成することが出来た。この点においては，研究の進捗状況はおおむね順調であると判断した。また，複数電極プラズマアクチュエータの最適設計については，数値解析・実験およびそれらの最適設計の準備は完了しており，これは来年度中に実施する。また，研究計画において示した単純流れ場に適用した際の性能評価については現在並行して推進中であり，おおむね順調に研究が進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究最終年度である本年度は，推力最大化を狙ったプラズマアクチュータの構成・駆動条件最適化およびその放電プラズマの数値解析を行い，性能向上と意図したプラズマ生成・加速の狙いが達成できているか検証する。また，同時に，風洞試験によって新規構成素子の流体制御性能を検証し、既存のDBDタイプの素子に対して高い流体制御性能を示すことを実証し，これらをそれぞれ成果としてまとめる計画である。
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| Causes of Carryover |
主な理由は3月開催の研究会出張が事情により取りやめになったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
同研究会で打合せ予定であった研究者との打合せに関わる旅費として使用し，当初の目的を果たす計画である。
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