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2013 年度 実績報告書

生体親和ナノマテリアル創製のための大気圧中温プラズマ流システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23560182
研究機関大阪大学

研究代表者

茂田 正哉  大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (30431521)

キーワード流体工学 / プラズマ工学 / ナノ粒子
研究概要

本年度は、理論・数値計算および実験の両面から、ナノマテリアル創製システムの土台を成す個々の基礎プロセスに対して多角的にアプローチし、研究の更なる深化を図った。まずナノ粒子群の集団的成長および移流・拡散輸送現象を同時に矛盾なく、かつ簡易的に数学表現できる方程式系を導き、さらに非物理的な数値拡散を抑えながら解析を進めることのできる計算アルゴリズムを構築した。またその適用範囲を拡張し、複数のプラズマジェットおよび非電離気体が相互作用することで形成される複雑な流動場を明らかにすると共に、磁場による流動制御の可能性を示した。加えてプラズマ流中における前駆体溶液の分裂および蒸発過程の数値解析手法の土台を構築すべく、粒子法の一種であるSPH法を用いた気液二相噴流のシミュレーションも試みた。またプラズマ流の制御において必須となる流体力学的な不安定性に関する知見を得るため、二次元翼と噴流を組み合わせて生成した局所外部撹乱に対する境界層受容性や、ストリーク構造と噴流の干渉による不安定化の過程を実験計測によって調べた。同時に数値計算とも組み合わせ、渦輪衝突によって生成される局所撹乱や縦渦の前縁受容メカニズムについても詳細に調べた。以上の研究を通して見出された知見は、流体工学・プラズマ工学・化学工学・材料科学に渡る分野横断的なものであり、学際的な成果を得ることができたと言える。また本年度だけで国内外を合わせて5件の招待講演を行なったことからも、本研究に対する注目度は高く、今後の更なる展開が期待されていると言える。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (17件) (うち招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Effect of Nucleation Temperature and Heat Transfer on Synthesis of Ti and Fe Borides Nanoparticles in RF Thermal Plasmas2013

    • 著者名/発表者名
      Yingying Cheng, Sooseok Choi, Takayuki Watanabe
    • 雑誌名

      Powder Technology

      巻: vol.246 ページ: 210-217

    • DOI

      10.1016/j.powtec.2013.05.028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Study on Leading-Edge Receptivity to Freestream Vertical Vorticity2013

    • 著者名/発表者名
      Yu NISHIO, Masaya SHIGETA, Seiichiro IZAWA, Yu FUKUNISHI
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Science and Technology

      巻: vol.8 ページ: 136-145

    • DOI

      10.1299/jfst.8.136

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Boundary Layer Receptivity to Localized Disturbances in Freestream Caused by a Vortex Ring Collision2013

    • 著者名/発表者名
      Shuta Noro, Yoshimune Suzuki, Masaya Shigeta, Seiichiro Izawa and Yu Fukunishi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Fluid Mechanics

      巻: 6 ページ: 425-433

    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical schemes for thermal plasma flow dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      Masaya Shigeta
    • 学会等名
      Gordon Research Conference (Plasma Processing Science)
    • 発表場所
      USA
    • 年月日
      20140727-20140801
    • 招待講演
  • [学会発表] 3D fluid dynamic modelling of induction thermal plasmas2014

    • 著者名/発表者名
      Masaya Shigeta
    • 学会等名
      International Conference on Microelectronics and Plasma Technology 2014
    • 発表場所
      Korea
    • 年月日
      20140708-20140711
    • 招待講演
  • [学会発表] 溶接アークにおける輻射利用の検討2014

    • 著者名/発表者名
      池田 貴裕, 小西 恭平, 茂田 正哉, 田中 学
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第167回春季講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20140321-20140323
  • [学会発表] 狭窄ノズルを装着したティグ溶接におけるアーク現象の可視化2014

    • 著者名/発表者名
      小西 恭平, 茂田 正哉, 田中 学, 村田 彰久, 村田 唯介
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第167回春季講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20140321-20140323
  • [学会発表] Models of nano-powder formation in thermal plasma synthesis2014

    • 著者名/発表者名
      Masaya Shigeta
    • 学会等名
      4th International Round Table on Thermal Plasmas for Industrial Applications: Challenges and Opportunities
    • 発表場所
      Morocco
    • 年月日
      20140303-20140307
    • 招待講演
  • [学会発表] 乱流の階層的渦構造の抽出とその運動に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      廣田 真人, 茂田 正哉, 伊澤 精一郎, 福西 祐
    • 学会等名
      第27回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20131217-20131219
  • [学会発表] 熱プラズマを用いたナノ粒子群生成の諸現象に関する数理モデル2013

    • 著者名/発表者名
      茂田 正哉
    • 学会等名
      第23回日本MRS年次大会(日本MRS学術シンポジウム)
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      20131209-20131211
    • 招待講演
  • [学会発表] SPH Simulation for Weld Pool Flows in TIG welding2013

    • 著者名/発表者名
      Masaya Shigeta, Manabu Tanaka, Masumi Ito, Seiichiro Izawa, Yu Fukunishi
    • 学会等名
      3rd China-Japan Workshop on Welding Thermo-Physics
    • 発表場所
      China
    • 年月日
      20131127-20131128
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical Simulation of Multiple Thermal Plasma Plumes from a Jet Array2013

    • 著者名/発表者名
      M. Shigeta
    • 学会等名
      12th International Conference on Fluid Control, Measurements, and Visualization
    • 発表場所
      Nara
    • 年月日
      20131118-20131123
  • [学会発表] 非圧縮性SPH法を用いた固体面上の液体の変形挙動に関する数値シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      伊藤 真澄, 茂田 正哉, 伊澤 精一郎, 福西 祐
    • 学会等名
      第91期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      20131109-20131110
  • [学会発表] 粒子法によるアーク溶融池の数値シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      茂田 正哉, 田中 学, 伊藤 真澄, 伊澤 精一郎, 福西 祐
    • 学会等名
      第102回軽構造接合加工研究委員会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20130926-20130926
    • 招待講演
  • [学会発表] AN EXPERIMENTAL STUDY ON HIGHLY UNSTEADY SEPARATING FLOW2013

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Izawa, Takuo Endo, Masaya Shigeta and Yu Fukunishi
    • 学会等名
      4th International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      20130917-20130921
  • [学会発表] SPH法を用いた気液二相噴流の混合過程に関するシミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      青柳 渉, 茂田 正哉, 伊澤 精一郎, 福西 祐
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2013
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130912-20130914
  • [学会発表] 境界層中不安定波のフィードフォワード制御に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      若松 宏史, 茂田 正哉, 伊澤 精一郎, 福西 祐
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      20130908-20130911
  • [学会発表] 3D fluid dynamic modelling of RF plasmas2013

    • 著者名/発表者名
      Masaya Shigeta
    • 学会等名
      31st International Conference on Phenomena in Ionized Gases
    • 発表場所
      Spain
    • 年月日
      20130714-20130719
    • 招待講演
  • [学会発表] ストリーク構造と噴流の干渉による境界層の不安定化の促進2013

    • 著者名/発表者名
      吉川穣,茂田正哉,伊澤精一郎,福西祐
    • 学会等名
      第91期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2013-11-10
  • [学会発表] 2次元翼と噴流を組み合わせて生成した局所外部撹乱に対する平板境界層の受容性2013

    • 著者名/発表者名
      廣田隼人,加藤将,茂田正哉,伊澤精一郎,福西祐
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2013-09-11

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公開日: 2015-05-28  

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