2009 Fiscal Year Annual Research Report
誘起的乱流逆利用によるプラズマ流ナノ粒子創製プロセス用新規制御デバイスの開発
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20760106
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
茂田 正哉 Tohoku University, 大学院・工学研究科, 助教 (30431521)
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| Keywords | 流体工学 / プラズマ工学 / ナノ粒子 |
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| Research Abstract |
本年度は、昨年度までの研究成果を受けて、引き続き理論的・数値的研究および実験的研究の両面から研究の深化を図った。理論的・数値的研究においては、2成分系の合金ナノ粒子群が同時かつ集団的に気相合成される物理過程の数理モデルおよび新規計算アルゴリズムの構築に成功した。それにより、世界で初めて2成分系の合金ナノ粒子群(特にシリサイド)の成長過程・粒度分布・組成分布を定量的に数値予測できるようになった。またその成果として、プラズマ流の端部におけるシリサイドナノ粒子群の集団的成長過程が明らかとなった。また粒子法の一つであるSPH法を用いて、プラズマ材料プロセスに内包される熱・物質移動、混相現象、相変化といった複雑な物理過程を基礎的なレベルからシミュレートすることを試み、良好な結果を得ることができた。
一方で実験的研究においては、まず境界層外に乱れを生成し、その乱れが境界層内に飛び火して不安定波を引き起こす現象を詳細に計測した。さらに乱流遷移過程おいて斜めに進行しながら成長する不安定波動をピエゾセラミックアクチュエータによるフィードフォワード制御によって、抑制することにも成功した。またキャビティから発生する流体騒音をボルテックスジェネレーターによる渦度制御によって抑制することにも成功した。その際に、キャビティ近傍に生じる渦度場の可視化計測も行い、これまで仮説の域にあった流体中の渦構造をも明らかにすることができた。
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