2007 Fiscal Year Annual Research Report
超高速度速度シアをもつ粒子クーロン流体のミクロ構造成長
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19654086
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
飯塚 哲 Tohoku University, 大学院・工学研究科, 准教授 (20151227)
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| Keywords | 微粒子プラズマ / ダストプラズマ / 速度シア流 / クーロン流体 / ミクロ不安定 / 渦 / レイノルズ数 |
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| Research Abstract |
本研究では、超高速の速度シアを持つ微粒子クーロン流体中に発生する微粒子間サイズ長程度のミクロ的な渦列や、乱れ・揺動などのミクロ構造の発生と成長過程を明らかにすることにより、クーロン流体の特質を明らかにする。初年度では、微粒子集団に高速速度シア流を発生させるためのガス流やプラズマの効果を明らかにした。
1.ガス流の効果
微粒子流を駆動するArガス流の方向と強さを検討した。ノズルの位置関係から、Arガス流は実験領域における微粒子流の向きとは異なること、またArガスのレイノルズ数Reを算出し、減圧力下ではRe<1となり、Arガス流は乱流ではなく層流の領域にあることが分かった。以上より、微粒子流に発生する渦はクーロン流体の相互作用の結果生じることが分かった。
2.プラズマの効果
微粒子を駆動するArガス流を背景とするプラズマの不安定性について実験的に調べた。プローブで観測されたプラズマの密度揺動の周波数分析を行なったところ、Ar流ではプラズマ不安定性は励起されず、観測された微粒子流の渦は微粒子流固有の構造であることが明らかにされた。RFパワーのよって微粒子の強結合パラメータTを制御し、渦の発生を制御できることが分かった。
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