| 研究課題/領域番号 |
20H02346
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 (2022-2023)
東京大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
川嶋 嶺 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (80794429)
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| 研究分担者 |
小泉 宏之 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (40361505)
鷹尾 祥典 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80552661)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | ホールスラスタ / 電気推進 / プラズマ / 放電制御 / 数値流体力学 / プラズマ乱流 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、高密度イオン推進機であるホールスラスタの地上実験を包括的に再現する数値シミュレーションを目指し、重要な物理現象に関する解析モデルを開発した。ホールスラスタ内の周方向プラズマ振動の数値シミュレーションを行い、イオン加速領域下流での渦状構造が電子輸送を促進することを明らかにした。また、プラズマと壁面干渉の解析では、イオン加速領域を制御することで壁面損失イオンを低減できることを示した。これらの点は、ホールスラスタ実験機での人工的な非一様性を与える実験や、イオン加速領域の同定実験によって検証した。推進機に加え、真空試験設備のガス流れ解析も実施し、設備効果の低減へ向けた知見も得られている。
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| 自由記述の分野 |
宇宙推進工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的に重要な成果は、磁化プラズマを利用するイオン推進機において、磁場閉じ込めを阻害する電子異常輸送現象を解析し、現象の原因となるプラズマ不安定性の空間的なスケールを明らかにした点である。この空間的スケールに近い人工的な非一様性を付加することによって、プラズマ不安定性の発生を制御できる可能性を示すことができた。このことは磁化プラズマにおける人工的擾乱を用いた乱流制御という新しい研究領域へと発展するものであり、学術的意義が大きい。加えて、イオン推進機の地上実験を再現するための物理モデルや数値スキームを整備することができた。このシミュレーション技術は宇宙開発の分野に貢献するものである。
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