| 研究課題/領域番号 |
09450072
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
西山 秀哉 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20156128)
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| 研究分担者 |
佐藤 岳彦 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (10302225)
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (30170343)
神山 新一 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80006171)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
1998年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
1997年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
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| キーワード | プラズマ流 / 電磁場制御 / 化学反応 / 情報化 / 知能化 / 混相化 / ミクロ流体 / 電荷粒子 / 荷電粒子 / ミクロ |
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| 研究概要 |
本研究では、混合気体による高反応性プラズマ流や高融点金属微粒子を分散させた分散性プラズマジェットに関して、気体の混合および微粒子の分散、さらには固体壁面とプラズマ流の干渉を情報化した知的な電磁場制御を目的として理論および実験的研究を行った。得られた結果を要約すると、以下のようになる。
1. 大気圧下の高周波誘導アルゴンプラズマに二次ガスとしてヘリウムを注入した場合、熱非平衡性を考慮して、誘導電磁場効果やプラズマ流の熱流体力学特性およびプラズマパラメータに関する解析法を提示した。数値シミュレーションにより、プラズマ流を高機能化するためには、ヘリウム注入位置が重要で、ヘリウムの拡散特性に対応して電子密度や電子温度が著しく変化することが明らかにされた。
2. 減圧下でバイアスした平板に沿うプラズマ境界層内の重粒子温度やプラズマパラメータの磁場制御性能を可視化法や探針法により評価した。特に、磁場下で負のバイアスの場合、プラズマ境界層内の電子の輸送係数が促進されることが明らかにされた。
3. 基板に衝突する超音速プラズマジェットに金属微粒子を注入した場合についての新たな解析法を提示した。数値シミュレーションにより、粒子径や粒子注入ノズル角、粒子注入速度および高周波誘導電磁場による微粒子速度や分散状態、相変化状態を明らかにした。
4. プラズマ溶射プロセスで高品質成膜のためにセンシング、モニタリングによる最適化や知的制御法の新たな概念を提唱した。
5. 磁気ダクト内の非平衡アルゴンプラズマジェットを高機能化するために、外部磁場印加およびヘリウム注入による熱流体力学特性やプラズマパラメータへの単独あるいは相乗効果を明らかにする新たな解析法を提示した。
6. 非平衡アルゴンプラズマジェットにヘリウムや反応性ガスである窒素を混合した場合、熱流体力学特性、濃度場、プラズマパラメータおよび輸送係数の促進効果と磁場制御性能を可視化と対応させて実験的に明らかにした。
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