2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K21863
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
清水 一男 静岡大学, イノベーション社会連携推進機構, 准教授 (90282681)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | マイクロプラズマ / 微粒子除去 / 流体制御 / プラズマアクチュエータ / Suzenモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロプラズマ電極を用いて，絶縁性微粒子（ガラスビーズ）および金属微粒子（銅微粒子）を対象として，微粒子の除去および輸送制御を行った．またイオン風を制御する目的で流体シミュレーションを行い以下の知見が得られた．
1. 対称電極に多種の電圧を印加し，微粒子の運動に対する印加電圧波形の影響を調べた．ガラスビーズと銅微粒子を対象に実験を行い，各電圧波形の周波数依存性が多少異なるものの，両微粒子とも正弦波電圧，三角波（0%，50%，100%），両極性パルス電圧でほぼ100%の除去率が得られたのに対し，矩形波および単極性パルス電圧では最大でも40%と低い除去率であった．
2. 対称電極および小型・大型非対称電極を用いて，印加した正弦波電圧の振幅による影響を調べる実験を行ったところ，全ての電極において振幅の増加と共に，除去率または輸送率の増加が確認された．振幅を増加させることで発生するイオンの数が増加し，微粒子の帯電量の増加と印加電界が大きくなることで微粒子に働くクーロン力も大きくなることで微粒子の飛散が促進されたためと考えられる．
3. Suzen モデルを用いて，マイクロプラズマ電極により誘起される流れの数値解析を行った．バースト制御された正弦波電圧を正パルス電圧に置き換え，振幅を1.4 kV の実効値である1 kV，周波数をバースト周波数の4 kHz とし，実験と同様にデューティ比を20%から70%に変化させた．電圧印加直後は渦が発生し，その渦が成長することで最終的には一方向流れとなり，左右からの流れが電極中心で衝突することで斜め方向流れが生成された．デューティ比を変化させた後は，時間とともに徐々に流れが傾き，デューティ比を変化させてから70 ms 経過後に定常流れとなった．数値解析で得られた結果（渦の生成，斜め方向流れの角度，最大誘起流速等）は，実験結果と非常に似た結果となった．
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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
ガラスビーズおよび銅微粒子を対象とし電極表面上の微粒子の除去について印加電圧の振幅・周波数や微粒子の粒径を変化させ実験的検証を行い、印加した正弦波電圧の振幅による影響、周波数依存性、クーロン力と微粒子自体の重量による影響、イオン風による効果について明らかにすることが出来た。
またSuzen モデルを用いて，マイクロプラズマ電極により誘起される流れの数値解析を行ったところ微粒子輸送に影響を与えるイオン風の解析を行うことが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
微粒子除去には粒径によりクーロン力あるいはイオン風による影響が考えられ、イオン風についてはさらにシミュレーションと計測により電極表面上の流速分布について検討を進めたい。
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| Causes of Carryover |
研究に使用予定の物品金額に変更が生じたため残額が発生したが、残額については次年度の研究用物品類の購入に使用する計画である。
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