プラズマ流の高機能化と知的な電磁場制御

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07650186
• 研究種目: 一般研究(C)
• 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, 助教授 (20156128)
• 研究分担者: 神山 新一 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80006171)
• キーワード: プラズマ流 / 電磁場制御 / 非平衡流 / 高機能化 / シ-ド / 混相化 / ミクロ / 荷電粒子

研究概要

1.現有の磁場制御式直流プラズマジェット装置を改良し、混相化により高機能化あるいは機能性を促進するためのカリウム蒸気シ-ド注入装置を製作した。無磁場下及びミラー磁場下でのカリウムシ-ドによるプラズマパラメータの変化や輸送係数の変化を明らかにし、シ-ドによる高機能化を可視化した。以上により、磁場印加時にわずかなシ-ド量でも輸送係数が30%増進することが実験的に明らかにされた。
2.探針法によりミクロな立場から、電子やイオンの乱れの挙動への磁場の影響を電子やイオンの挙動と強い相関性のある電子飽和電流やイオン飽和電流のパワースペクトルや変動特性を明らかにした。また、赤外線熱画像処理システムやCCDカメラを用いて、マクロな立場からプラズマジェットの変動の変化を可視化し、磁場の影響を明らかにした。
3.減圧下で平板に衝突するプラズマジェットの電子密度、電子温度や熱流速の平面分布、平板上及び平板上流での電圧印加位置に対するプラズマ電流応答特性、可視化情報などを無磁場下と磁場下でそれぞれ実験的に明らかにした。
4.大気圧下の高周波誘導アルゴンプラズマにヘリウムを2次ガスとして注入した時の誘導電磁場とプラズマの温度場、速度場や濃度場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、プラズマ特性の制御にはコイル供給電力よりもヘリウムの注入位置や旋回流を与える位置が重要因子であることが明らかにされた。

研究成果

• [文献書誌] H.Nishiyama: "Functional Enhancement of a Nonequilibrium Plasma Jet by Seeding in the Applied Magnetic field" Heat and Mass Transfer. 30. 291-296 (1995)
• [文献書誌] H.Nishiyama: "Numerical Simulation of a Nonequilibrium Plasma Jet in an Applied Magnetic Field Using Three-Fluid Model" Proc. 12 Int Symp. on Plasma Chemistry. III. 1773-1778 (1995)
• [文献書誌] H.Nishiyama: "Advanced Functions of a Nonequilibrium Plasma Jet by Seeding in the Applied Magnetic Field" Proc. Int. Symp. on Mycrosystems,Intelligent Materials e Robots. 271-274 (1995)
• [文献書誌] 佐藤岳彦: "管内非平衡プラズマジェットの乱れへの磁場の影響" 日本機械学会論文集,B編. 61. 2911-2917 (1995)
• [文献書誌] 佐藤岳彦: "平板に衝突する非平衡プラズマジェットの電磁場制御" 日本機械学会論文集,B編. 62. (1996)
• [文献書誌] 西山秀哉: "二次ガスの注入による高周波誘導プラズマの熱流動制御" 第73期日本機械学会通常総会講演会論文集. 発表予定. (1996)