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高反応性プラズマ流の情報化による知的な電磁場制御

研究課題

研究課題/領域番号 09450072
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

西山 秀哉  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20156128)

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)
研究期間 (年度) 1997 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
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)
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
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。

報告書

(3件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (27件)

  • [文献書誌] Nishiyama,H: "The Effect of an Applied Magnetic Field on Nonequilibrium Plasma Flow along a Biasod Flat Plate" J.Phys.D : Appl.Phys.30-20. 2804-2811 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nishiyama,H: "Modeling of Nonequilibrium Effects in an Inductluely Coupled RF Ar/He Mixed Plasma" Proc.of the 13th Int.Symp.on Plasma Chemistry. 2. 766-771 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nishiyama,H: "Numerical Modeling of an Impinging Dusted Plasma Jet Controled by a Magnetic Field in a Low Pressure" Proc.of the 15th Int.Thermal Spray.Conf..1. 451-456 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nishiyama,H: "Functionalization of a Nonequilibrium RF Induation Plasma by Gas Mixtures" JSME Int.J.Ser.B, Special Issue on Fluid Eng.41-2. 502-510 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 西山秀哉: "磁場下の非平衡プラズマジェットの混合特性" 日本機械学会東北支部秋田地方講演会講演論文集(III). 981-2. 103-104 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 西山秀哉: "磁気ダクト内の混合プラズマジェットの電磁熱流動解析" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集(III). 98-3. 279-280 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nishiyama,H: "Thermal Plasma Torches and Technologies" Cambridge Incternational Science Publishing(ed.O.P.Solonenko), 430 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideya Nishiyama: "The Effect of an Applied Magnetic Field on Nonequilibrium Plasma Flow along a Biased Flat Plate." J.Phys.D : Appl.Phys.30-2. 2804-2811 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideya Nishiyama: "Modeling of Nonequilibrium Effects in an Inductively Coupled RF Ar/He Mixed Plasma" Proc.of the 13th Int.Symp.on Plasma Chemistry. 2. 766-771 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideya Nishiyama: "Numerical Modeling of an Impinging Dusted Plasma Jet Controled by a Magnetic Field in a Low Pressure" Proc.of the 15th Int.Thermal Spray Conf.1. 451-456 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideya Nishiyama: "Functionalization of a Nonequilibrium RF Induction Plasma by Gas Mixtures" JSME,Int.J.Ser.B.Special Issue on Fluid Eng.41-2. 502-510 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideya Nishiyama: "Thermal Plasma Torches and Technologies Magnetic Control Simulation of In-Flight Particle Characteristics in an Impinging Dusty Plasma Jet" Thermal Plasma Torches and Tech-nologies Cambridge International Science Pub.2. 41-54 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideya Nishiyama: "Mixing Characteristics of a Non-equilibrium Plasma Jet in an Applied Magnetic Field" Proc.of JSME Tohoku Branch Annal Meeting. 981-2. 103-104 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideya Nishiyama: "Numerical Analysis of a Mixed Plasma Jet in the Magnetic Duct" Proc.of JSME the 76th Annual Meeting (III). 98-3. 279-280 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nishiyama,H: "Functionalization of a Nonequilibrium RF Induction Plasma by Gas Mixtures" JSME Int.J.,Ser.B.Special Issue on Fluid Engng..41-2. 502-510 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 西山秀哉: "機械工学年鑑(1998年)流体工学 6.4プラズマ流体・反応性気体" 日本機械学会論文集(B編). 64・624. 2370-2370 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Nishiyama,H: "Numerical Modeling of an Impinging Dusted Plasma Jet Controled by a Magnetic Field in a Low Pressure" Proc.of the 15th Int.Thermal Spray Conf.,Nice. 1. 451-456 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 西山秀哉: "知能流体はどこまで可能か(プラズマ流体)" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集(IV). 98・3. 203-204 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 西山秀哉: "磁気ダクト内の混合プラズマジェットの電磁熱流動解析" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集(III). 98・3. 277-278 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 西山秀哉: "磁場下の非平衡プラズマジェットの混合特性" 日本機械学会東北支部秋田地方講演会講演論文集. 981・2. 103-104 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Nishiyama,H: "Thermal Plasma Torches and Technologies" Cambridge International Science Publishing(ed.O.P.Solonenko), 430 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Nishiyama, H: "The Effect of an Applied Magnetic Field on Non-equilibrium Plasma Flow a long a Biased Flat Plate" J.Phys.D : Appl.Phys.30-20. 2804-2811 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Nishiyama, H: "Functionalization of a Non-equilibrium RF Induction Plasma by Gas Mixtures" Proc.of JSME Centennial Grand Congress. 1. 507-512 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Nishiyama, H: "Modeling of Nonequilibrium EHects in an Inductively Coupled RF Ar/He Mixed Plasma" Proc.of the 13 Int.Symp.on Plasma Chemistry. 2. 766-771 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Nishiyama, H: "Numerical Simulation of a RF Induction Mixed Plalsma Using a Two-temperature Model" Rep.Inst.Fluid Science. 10. 127-136 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Nishiyama, H: "Numerical Modeling of an Impinging Dusted Plasma Jat Controlled by a Magnetic Field in a Low Pressure" Abst.of 15th Int. Thermal Spray Conf.and Exibition. (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Kobayashi, H: "Measurement of Laminar Burning Velocity Using PTV in a High-Pressure Environment" Proc.of the First Asia-Pacific Conf.and Combustion. 302-305 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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