誘起的乱流逆利用によるプラズマ流ナノ粒子創製プロセス用新規制御デバイスの開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20760106
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 茂田 正哉 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30431521)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 流体工学 / プラズマ工学 / ナノ粒子

研究概要

本研究課題の目的は, プラズマ流の乱流変動場の制御を通じて目的に応じたナノ粒子を創製するためのデバイスを構築することである.そのために新規数理モデルを独自に考案しプラズマ流動場とナノ粒子群生成・成長過程の関係性を明らかにすると共に, 複雑熱流動場場に対するSPH法の適用性を拡張, さらには実験的に乱流不安定性, 渦構造と音波発生の関係を調べ, それらの制御を行ったことでシステム構築のための知見を得た.

研究成果

• [雑誌論文] 直線翼垂直軸風車周りの流れの熱線計測と数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤祐子, 岡崎博成, 所田達也, 西尾悠, 茂田正哉, 伊澤精一郎
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集B編 巻: 77-775巻 ページ: 637-646
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth model of binary alloy nanopowders for thermal plasma synthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta, Takayuki Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 108-4巻 ページ: 043306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Directional Nodal Model for Co-Condensation Growth of Multi-Component Nanoparticles in Thermal Plasma Processing (2009)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta, Takayuki Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Thermal Spray Technology 巻: 18-5-6巻 ページ: 1022-1037
  • 査読あり
• [雑誌論文] RF熱プラズマ流による金属ナノ粒子創製プロセスの統合モデル(対向流冷却による生成促進場への適用) (2009)
  • 著者名/発表者名: 茂田正哉, 渡辺隆行
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集B編 巻: 75-758巻 ページ: 2019-2028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incompressible SPH Simulation of Double-Diffusive Convection Phenomena (2009)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta, Takahiro Watanabe, Seiichiro Izawa, Yu Fukunishi
  • 雑誌名: International Journal of Emerging Multidisciplinary Fluid Sciences 巻: 1-1巻 ページ: 1-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active Control of Cavity Noise by Fluidic Oscillators (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta, Toshimasa Miura, Seiichiro Izawa, Yu Fukunishi
  • 雑誌名: Theoretical and Applied Mechanics Japan 巻: 57巻 ページ: 127-134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mixing Enhancement and Interface Characteristics in a Small-Scale Channel, Journal of Fluid Science and Technology (2008)
  • 著者名/発表者名: Shuta NORO, Kenji KOKUNAI, Masaya SHIGETA, Seiichiro IZAWA, Yu FUKUNISHI
  • 雑誌名: Special Issue on Micro Nano Fluids 巻: 3-8巻 ページ: 1020-1030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-dimensional analysis of nanoparticle formation in induction thermal plasmas with counterflow cooling (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta, Takayuki Watanabe
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 516巻 ページ: 4415-4422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical investigation of cooling effect on platinum nanoparticle formation in inductively coupled thermal plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta, Takayuki Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 103-7巻 ページ: 074903
  • 査読あり
• [雑誌論文] 熱プラズマプロセスによるナノ粒子合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡辺隆行, 茂田正哉
  • 雑誌名: 応用物理(応用物理学会編) 巻: 77-9巻 ページ: 1098-1102
  • 査読あり
• [学会発表] Active Feedforward Cancellation of Instability Waves (2010)
  • 著者名/発表者名: Hajime Okawa, Michiharu Watanabe, M. Shigeta, Seiichiro Izawa and Yu Fukunishi
  • 学会等名: 13th Asian Congress of Fluid Mechanics
  • 発表場所: Dhaka, Bangladesh
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Boundary Layer Receptivity to the External Disturbances (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Noro, M. Kaneko, M. Shigeta, S. Izawa and Y. Fukunishi
  • 学会等名: 13th Asian Congress of Fluid Mechanics
  • 発表場所: Dhaka, Bangladesh
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Mathematical modelling of thermal plasma synthesis of nanoparticles (2010)
  • 著者名/発表者名: asaya Shigeta
  • 学会等名: Second International Symposium on Plasma Nanoscience (iPlasmaNano-II)
  • 発表場所: Murramarang, Australia招待講演
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] Three-dimensional simulation of a flow in an arc weld pool by SPH method (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta, Masumi Ito, Seiichiro Izawa and Yu Fukunishi
  • 学会等名: The International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation
  • 発表場所: Osaka, Japan, Best Paper Award受賞
  • 年月日: 2010-11-11
• [学会発表] Numerical investigation of binary alloy nanopowder growth in thermal plasma synthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta and Takayuki Watanabe
  • 学会等名: The Seventh International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan, 招待講演
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] Leading Edge Receptivity to Periodic Disturbances Generated by Oscillating Wings (2010)
  • 著者名/発表者名: Yu Nishio, Masaya Shigeta, Seiichiro Izawa and Yu Fukunishi
  • 学会等名: The Seventh International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] Characteristics of Velocity Fluctuations in a Boundary Layer Excited by a Piezo Actuator Driven with Two Different Signals (2010)
  • 著者名/発表者名: Hajime Okawa, Shigenori Kondo, Masaya Shigeta, Seiichiro Izawa and Yu Fukunishi
  • 学会等名: The Seventh International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] Numerical Study of Boundary Layer Receptivity to Outer Disturbances (2010)
  • 著者名/発表者名: Shuta Noro, Masaya Shigeta, Seiichiro Izawa and Yu Fukunishi
  • 学会等名: The Seventh International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] Seiichiro Izawa and Yu Fukunishi : Passive Control of Oscillating and Separating Flow (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Oe, Shota Teramoto, Masaya Shigeta
  • 学会等名: The Seventh International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] Numerical investigation of binary alloy nanopowder growth in thermal plasma synthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta
  • 学会等名: 2010 Workshop for Preparation of Nanoparticles by Thermal Plasma
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 2010-10-27
• [学会発表] 数理モデリングによるナノ粒子群生成機構解明の試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 茂田正哉
  • 学会等名: プラズマ材料科学153委員会第97回研究会(主催:日本学術振興会プラズマ材料科学153委員会)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-07-23
• [学会発表] Relation between Waveforms of Piezo-Actuator Driving Signals and Excited Velocity Fluctuations inside a Flat-Plate Boundary Layer (2010)
  • 著者名/発表者名: Hajime Okawa, Masaya Shigeta, Seiichiro Izawa, Yu Fukunishi
  • 学会等名: The 5th Tohoku University-Seoul National University Joint Workshop on Next Generation Aero Vehicle
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] Leading Edge Receptivity to Oncoming Vortices (2010)
  • 著者名/発表者名: Yu Nishio, Masaya Shigeta, Seiichiro Izawa, Yu Fukunishi
  • 学会等名: The 5th Tohoku University-Seoul National University Joint Workshop on Next Generation Aero Vehicle
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] Growth model of binary-alloy nanopowders in thermal plasma processing (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta
  • 学会等名: Workshop on Industrial Applications of Thermal Plasmas
  • 発表場所: Bologna, Italy
  • 年月日: 2010-04-13
• [学会発表] Model Formulation and Numerical Investigation of Thermal-Plasma-Aided Nanopowder Production (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta
  • 学会等名: General Lecture of Institute of Advanced Study
  • 発表場所: Bologna, Italy
  • 年月日: 2010-03-03
• [学会発表] Model Formulation of Nanoparticle Growth in Thermal Plasma Processing (2009)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta
  • 学会等名: The Eighteenth Nisshin Engineering Particle Technology International Seminar (NEPTIS-18)on Nanoparticle Synthesis in Gas Phase and Its Application-Fundamentals and applications of nanoparticles synthesized by plasma, flame, laser-
  • 発表場所: Hakone, Japan
  • 年月日: 2009-12-06
• [学会発表] Numerical Study on Growth and Decay of Disturbance in a Flat-plate Boundary Layer (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Noro, M. Shigeta, S. Izawa, Y. Fukunishi
  • 学会等名: Sixth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-11-04
• [学会発表] Cancelation of Instability Waves in a Flat-Plate Boundary Layer by Feedforward Control (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Okawa, M. Watanabe, M. Shigeta, S. Izawa, Y. Fukunishi
  • 学会等名: Sixth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-11-04
• [学会発表] Numerical Study on Growth and Decay of Turbulence in a Flat-plate Boundary Layer (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Noro, M. Shigeta, S. Izawa, Y. Fukunishi
  • 学会等名: The 4th SNU-Tohoku University Joint Workshop
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2009-09-28
• [学会発表] Two-directional nodal model for silicide nanoparticle growth in thermal plasma processing (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Shigeta, T. Watanabe
  • 学会等名: 19th International Symposium on Plasma Chemistry
  • 発表場所: Bochum, Germany
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] 熱プラズマによるシリサイドナノ粒子合成過程解析のための新規モデル (2009)
  • 著者名/発表者名: 茂田正哉, 渡辺隆行
  • 学会等名: 第22回プラズマ材料科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-06-15
• [学会発表] RF熱プラズマ流によるシリサイドナノ粒子創製プロセスのモデリング (2009)
  • 著者名/発表者名: 茂田正哉
  • 学会等名: 第13回シリサイド系半導体研究会(主催:シリサイド系半導体と関連物質研究会(応用物理学会))
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-04-03
• [学会発表] 熱プラズマによるナノ粒子生成機構モデルの構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 茂田正哉
  • 学会等名: プラズマ科学シンポジウム2009/第26回プラズマプロセシング研究会(主催:日本学術振興会プラズマ材料科学第153委員会,応用物理学会,プラズマ・核融合学会)
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-02-03
• [学会発表] Relation between Interface Characteristics and Mixing Effect in a Small-scale Channel Flow (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Noro, M. Shigeta, S. Izawa and Y. Fukunishi
  • 学会等名: Proceedings of Fifth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2008-11-17
• [学会発表] Numerical Simulation of the Behavior of the Vortex Generated between a Pair of Rotating Cylinders (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Teramoto, M. Shigeta, S. Izawa, Y. Fukunishi and T. Kawamura
  • 学会等名: 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2008-10-13
• [学会発表] Active Control of Instability Waves in a Transitional Boundary Layer Using an Array of Piezo Ceramic Actuators (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Watanabe, M. Shigeta, S. Izawa, Y. Fukunishi
  • 学会等名: 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2008-10-13
• [学会発表] SUPPRESSION OF CAVITY NOISE BY FLUIDIC OSCILLATORS (2008)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro Izawa, Toshimasa Miura, Masaya Shigeta, Yu Fukunishi
  • 学会等名: 2nd International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] SUPPRESSION OF CAVITY NOISE BY CONTROLLING THE SPANWISE PHASE OF THE SEPARATING FLOW (2008)
  • 著者名/発表者名: Yu Fukunishi, Masaya Shigeta, Seiichiro Izawa
  • 学会等名: 2nd International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] THE EFFECT OF OUTER DISTURBANCE ON TRANSITION OF A FLAT-PLATE BOUNDARY LAYER (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Shigeta, T. Ohno, S. Izawa, Y. Fukunishi
  • 学会等名: 12th Asian Congress of Fluid Mechanics
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2008-08-17
• [学会発表] MIXING AND INTERFACE GEOMETRY IN A SMALL-SCALE CHANNEL (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Noro, M. Shigeta, S. Izawa, Y. Fukunishi
  • 学会等名: 12th Asian Congress of Fluid Mechanics
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2008-08-17