高反応性プラズマ流の情報化による知的な電磁場制御

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450072
• 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)
• 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 / 荷電粒子

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とプラズマ流の干渉を情報化して、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. 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。
2. 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。
3. 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的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。
4. 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。

研究成果

• [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)
• [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)
• [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)
• [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)
• [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)
• [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)
• [文献書誌] Nishiyama,H: "Thermal Plasma Torches and Technologies" Cambridge International Science Publishing(ed.O.P.Solonenko), 430 (1998)