2006 Fiscal Year Annual Research Report
ガス流および熱輸送を考慮したマイクロプラズマのモデリング
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18030016
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
内田 諭 首都大学東京, 大学院工学研究科, 助教授 (90305417)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
栃久保 文嘉 首都大学東京, 大学院工学研究科, 助教授 (90244417)
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| Keywords | マイクロプラズマ / 流体モデル / 窒素 / 熱輸送 / ガス流 / ナビエ・ストークス式 / エネルギー緩和 / ジェット |
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| Research Abstract |
本研究は先の研究(マイクロプラズマ形成におけるガス種およびガス温度の影響評価」平成16-17年度特定公募)で得られた結果を踏まえ,各種応用が期待される細管マイクロプラズマにおいて,分子性材料ガスを想定した熱輸送モデルを構築するとともに,流速,ガス温度およびプラズマ構造の相関を明らかにしていくものである。初年度は準備的な研究として(1)放電基礎パラメータの測定,(2)流れを考慮した解析コードの開発、及び(3)プロセスマイクロプラズマへの適用検討を行った。
(1)に関しては、キャピラリー型マイクロプラズマ生成装置を構築して、放電状態の実験的な検証を行うとともに、数値解析に必須となる放電基礎特性(電極配置、細管径、ガス種及びガス流量に対する放電開始電圧の変化)を取得できた。
(2)に関しては、熱量及び運動量変換を考慮してガス加熱及び流れをモデル化し、流体モデルによるプラズマシミュレーションと、ナビエ・ストークス方程式によるガス流シミュレーションをカップリングした解析コードを作成した。諸条件に対するガス圧及びガス温度の変化を確認し、マイクロプラズマの定常状態に与える影響を定量的に考察した。
(3)実用レベルに近いフロー型DCマイクロプラズマの放電基礎特性を数値計算により解析し、実験結果とのよい一致を得た。また、高周波駆動窒素マイクロプラズマの形成過程についても詳細に検討した。
なお、本研究の関連成果は、学術投稿論文(電気学会論文誌A、Jpn. J. Appl. Phys.)及び国内外学会の講演会にて発表されている。
以上のことから、本研究では当補助金を有効に活用し、確実に到達目標を達成できたと思われる。
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