| 研究課題/領域番号 |
20H00279
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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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| 審査区分 |
中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大西 直文 東北大学, 工学研究科, 教授 (20333859)
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| 研究分担者 |
佐藤 慎太郎 東北大学, 工学研究科, 助教 (60869650)
蟹江 澄志 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60302767)
野々村 拓 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60547967)
松野 隆 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (90432608)
小室 淳史 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (70733137)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)
2022年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2021年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2020年度: 22,360千円 (直接経費: 17,200千円、間接経費: 5,160千円)
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| キーワード | 流体制御 / プラズマアクチュエータ / 誘電体バリア放電 / 大気圧プラズマ / プリンテッドエレクトロニクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大気圧放電プラズマによって流体機械表面の流れを制御するプラズマアクチュエータ (PA) の性能向上に向け，表面電荷特性という観点から検討し，表面電荷の堆積に伴う電界遮蔽によって十分な電気流体力が得られていない現状の PA が持つ課題を克服する．そして，プリンテッドエレクトロニクス技術を利用した高集積化とそれに伴う低電圧化により，電源を含めたシステムの小型化・軽量化を実現する．さらに得られた低電圧・高集積 PA の大面積化と，放電特性を利用したセンシングのインテグレーションによって，特定の場所だけでなく広い範囲で柔軟に動作する PA を実証し，流体機械全面で境界層を制御する手法の確立を目指す．
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| 研究成果の概要 |
流体機械の表面に高電圧を印加することで誘電体バリア放電に伴うイオン風を誘起するプラズマアクチュエータ呼ばれる流体制御装置は，電極とそれを隔てる誘電体のみから構成され，その設置の簡便性や，流体機械の本来の性能を阻害しない構造柔軟性，さらに機械的変形を伴わない即時応答性から実際の流体機械への適用が期待されている．本研究課題では，その性能が表面に蓄積される電荷の挙動に大きく依存していることに着目し，表面電荷を制御することでその性能や機能の向上を目指し，電極の複列化やより適した電圧印加方法の調査，表面電荷の観察などに加え，同時計測による動的制御システムや印刷電極などによる製作方法も提案した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
誘電体バリア放電を利用したプラズマアクチュエータによる流れの制御は，流体機械の性能向上に繋がることはもちろんのこと，航空機における革新的な飛行方法の基盤となり得る技術であるが，これまで放電で生じる荷電粒子と結果として得られる誘起流れの関係性については，詳細な解析がなされていなかった．本研究課題では，表面電荷の蓄積がどのように空気中の荷電粒子の加速に影響をするかを念頭にさまざまな調査や製作方法の検討を行っており，経験論的ではなく，表面誘起流をデザインするための知見を得ることができた．これは新しい流体駆動方法の基盤となるものであり，より環境適合性に優れた流体機械の開発に向けた重要な成果である．
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