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2015 年度 実績報告書

航空宇宙機用ビーム電磁流体力学発電の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 26630441
研究機関東京工業大学

研究代表者

奥野 喜裕  東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (10194507)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードMHD発電 / 航空宇宙機 / 電力発生 / ビームエネルギー / エネルギー変換
研究実績の概要

本研究では,ビーム(レーザー)支援デトネーションによる高温高圧作動気体を利用する電磁流体力学(MHD)発電に関する原理実証試験,数値シミュレーションによる現象の把握と高性能化指針の明確化を推進し,航空宇宙機搭載用高出力密度電力発生システムの構築に向けての基盤を確立することを目的とした。初年度は,1)レーザー駆動MHD発電機での電力発生を種々の作動条件下で実証し,2)数値シミュレーションによるデトネーション波,電磁流体プラズマの挙動把握と実験結果との比較を行った。本年度(最終年度)は,当初の予定どおり,1)レーザー支援デトネーション(LSD)直接利用,LSD加熱利用発電機での実証実験と発電特性の把握,ならびに2)数値シミュレーションによるプラズマ挙動の把握と高性能化への指針について検討した。その結果,LSD直接利用発電機において連続電極を使用する場合,プラズマのダクト内での両方向への広がりに起因して出力電力は2つのピークを持ち,電流,電圧の正から負への反転現象が見られること,一方で,LSD加熱利用発電機では,プラズマの流れが一方向になるので,反転現象は見られないことが明らかとなった。またプラズマの高速度観測から,その挙動は3次元的であることが判明し,3 次元非定常プラズマ流体数値シミュレーションを行った結果,レーザー加熱流体における流体力学的不安定性により,複雑な構造を持ち得るが,その構造はMHD発電にとって有益に作用する可能性があることが示唆された。本研究で使用したレーザー装置は他からの流用品で,必ずしもレーザー駆動MHD発電に適した仕様を有するものではないので,更なる高性能な実験的検証を進めるには限界があったが,本研究では,所期の研究目的である航空宇宙機搭載用高出力密度電力発生システムの構築に向けての基盤を確立することに資する独創的かつ斬新な成果が得られた。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] パルスレーザー駆動MHD発電の実証基礎研究2016

    • 著者名/発表者名
      松本正晴,奥野喜裕
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文誌

      巻: 64 ページ: 91-96

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] パルスレーザ駆動MHD 発電機の電磁流体シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      松本正晴,髙木成郎,奥野喜裕
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A

      巻: 135 ページ: 379-384

    • DOI

      10.1541/ieejfms.135.379

    • 査読あり
  • [学会発表] レーザ駆動MHD発電におけるダクト形状がプラズマ流体挙動に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      田中学,奥野喜裕
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-18
  • [学会発表] 絞り付きパルスレーザ駆動MHD発電機における基礎実験2016

    • 著者名/発表者名
      関口寛敏,田中学,奥野喜裕
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-18
  • [学会発表] レーザー支持デトネーション駆動MHD発電の基礎研究2016

    • 著者名/発表者名
      田中学,関口寛敏,奥野喜裕
    • 学会等名
      平成27年度衝撃波シンポジウム
    • 発表場所
      熊本大学(熊本)
    • 年月日
      2016-03-07
  • [学会発表] ダクト内レーザー加熱プラズマの3次元数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      田中学,関口寛敏,奥野喜裕
    • 学会等名
      電気学会 新エネルギー・環境研究会
    • 発表場所
      東京工業大学(横浜)
    • 年月日
      2015-09-29
  • [備考] 奥野研究室ホームページ

    • URL

      http://www2.es.titech.ac.jp/okuno/

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公開日: 2017-01-06  

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