| 研究課題/領域番号 |
62460090
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
粥川 尚之 北海道大学, 工学部, 教授 (50001780)
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| 研究分担者 |
及川 俊一 北海道大学, 工学部, 助手 (40152029)
青木 義明 北海道大学, 工学部, 助教授 (90001982)
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| 研究期間 (年度) |
1987 – 1988
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| 研究課題ステータス |
完了 (1988年度)
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| 配分額 *注記 |
6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
1988年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
1987年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
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| キーワード | MHDプラズマ / 乱流構造 / 3次元等方性スペクトル / 2次元等方性スペクトル / 揺らぎの伝播 / 3次元Kーε解析 / 2次元2成分磁場配位 / 弱電離プラズマ / 高速流れ / 乱流スペクトル / コルモゴロフスペクトル / 2次元乱流スペクトル / ゆらぎの非線形伝播 / 3次元解析 / 2次元2成分印加磁場 / 燃焼プラズマ / シード / ペグ壁構造 / 偏光輝線反転法 / 高速温度測定 / 吸収法 |
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| 研究概要 |
カリウムシード熱平衡プラズマの高速チャネル流の研究を行うため粉末シード法の基礎研究、輝線反転法を応用した境界層2次元高速温度測定法及びクロスビーム流速計の試作と検討を行った。プラズマ測定は燃焼装置と、撃波管装置で行い、速度場、温度場、圧力場、ガス放射場、電気場を磁場あり、なしの条件で光学的電気的に測定した。以上の結果、試作装置についてはシード法として微量供給に問題が残ったが、温度と流速測定法は揺らぎを含む高速熱流力場の解析に十分有効な事が判った。
衝撃波管装置で磁場の誘導電場V×Bを用いて測定された速度場の時間的空間的相関係数を解析し、これより反射衝撃波で生成される短時間プラズマにあっても統計的定常性を確認し、同波数スペクトルと波数スペクトルの対比からテーラーの凍結乱流仮説の成立を検証した。次いで、速度、ガス放射温度、電場のそれぞれのパワースペクトルを求め、これら勢流力場と電気場は、低波数領域ではK^<-5/3>で特徴づけられるコルモゴロフの3次元等方性乱流スペクトルを、それに続く高波数領域ではK^<-3>で特徴づけられる2次元等方性乱流スペクトルを持つ2段階層構造を成すことが、初めて確認され、さらに2次元スペクトルガローレンツ力によりもたらされている事を示した。また、燃焼プラズマでも同様の乱流構造を得たが、この場合は磁場の力よりはむしろチャネルの構造による事が推論された。
一方、非定常準一次元MHD方程式系を数値解析し、チャネル内の揺らぎの伝播特性が揺らぎの発生履歴によって異なることを示すとともに、平均流に乗って伝播する物理量を明確にし、相関法流速計測に有用な指針を与える事ができた。さらに、乱流Kーεモデルに基づきMHD発電チャネル内のプラズマの振舞いを3次元解析し、一様磁場配位での不安定挙動が2次元不均一磁場で抑制される事を示した。
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