| 研究課題/領域番号 |
13450068
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
西山 秀哉 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20156128)
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| 研究分担者 |
佐藤 岳彦 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (10302225)
早瀬 敏幸 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30135313)
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| キーワード | プラズマ流体 / 多元制御 / 機能性流体 / 複雑干渉 / 不安定 / 微粒子 / システム化 / 荷電粒子 |
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| 研究概要 |
本研究では、機能性流体であるプラズマ流にラジカル活性気体やアルカリ金属蒸気との混合化および外部磁場印加による電磁流体効果を付与することにより超機能化をはかり、プラズマ流に微粒子や光・温度センサーを組み込んだ多元制御システムを構築した。得られた結果を要約すると、以下のようになる。
1.プラズマ溶射システムにおいて、基板衝突直前の粒子径、粒子速度および温度をセンシングし、高品質の皮膜を形成するために放電条件やガス流量、粒子供給量をフィードバック制御する知的システムの概念を提唱した。現有の非平衡プラズマジェット発生装置で、放電電流、磁場強度の操作量とガス温度、放射強度、電子密度、電子温度の制御量の相関を明らかにした。さらに、放電電流や磁場により放射光を定置制御するシステムも構築し、磁場や放電電流による放射強度変動や中心軸位置の変動の不安定性抑制効果も明らかにした。
2.高周波誘電アルゴンプラズマに反応性窒素やアルカリ金属蒸気をシードした場合、電離・解離・再結合や拡散、変物性を考慮した多成分モデルを用いた基礎方程式を構築した。数値シミュレーションによりシードやガスの注入条件、電磁場の周波数による複雑熱流動場や化学種、電子特性の超機能特性を明らかにした。また、非平衡アルゴンプラズマジェットに窒素やヘリウムを混合した時の熱流動特性やプラズマパラメータの超機能化も実験的に明らかにした。
3.水安定化アーク流に磁場を印加した場合の基礎方程式を構築した。数値シミュレーションにより放電部に軸方向弱磁場を印加しても、ローレンツ力と遠心力により陰極周辺の高温逆流域が除去され、陰極が長寿命になることが示された。
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