Study on stabilization of plasma using chaos theory

利用混沌理论研究等离子体稳定性

基本信息

批准号：
20K03895
负责人：
福山隆雄
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nagasaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の最終年度前年度応募により，新課題（23K03355：プラズマ中の同期現象の究明とカオス制御への応用）に採択されたため，本研究を再構築して発展させるために，当初の計画より1年間短縮する。本研究は，当初の予定を超えた速さで進展させることができた。最終年度においては，時間遅れフィードバック法を電離波動系のカオスやリミットサイクルに適用し，カオス制御や新規の現象の発見という成果を得ることができた。さらに，高性能のハイスピードカメラを用いることによって，プラズマジェットの性質を調べ，2本のプラズマジェットの相互作用について研究し，相互作用によるプラズマジェットの動的挙動に関する成果を得ることができた。研究期間全体を通じて実施した研究成果について記載する。本研究では，カオス理論に着目をしてプラズマを安定化する研究を進めた。カオス状態の電離波動に，外力やシンプルなフィードバックを印加することで振動が周期化すること，あらかじめフィードバックを印加されている系は，そうでない系と比べて，より小さな外力によって振動が周期化すること，そして，汎用的にカオスを制御するために，時間遅れフィードバック法（ピラガス法）を適用して，系が同期することによって振動が周期化すること等を明らかにした。また，電離波動の研究で得られた知見を活用して，大気圧プラズマの安定化に取り組んだ。その結果，火花放電における光の変動を時空パターンとして測定し，火花放電が合体することによって，それぞれの火花放電の光の変動が安定化すること，続いて，ヘリウムプラズマジェットの発光をハイスピードカメラで観測し，2つのプラズマジェットが相互作用することによって，明滅のリズムが同期することを明らかにした。これらの研究成果については，5本の査読付き英語論文，9件の学会発表等に結実している。

这项研究的最后一年的申请被用作新问题（23K03355：调查等离子体中的同步现象和对混乱控制的应用），因此，为了重建和开发这项研究，该研究将从原始计划中缩短一年。这项研究能够以比最初计划更快的速度进步。在最后一年，将时间延迟反馈方法应用于混乱并限制电离波系统中的周期，从而在混乱控制和发现新现象的情况下实现了结果。此外，通过使用高性能的高速摄像头，我们研究了等离子体射流的性能，研究了两个等离子喷头之间的相互作用，并获得了由于相互作用而导致的血浆射流动态行为的结果。描述了整个研究期间进行的研究结果。在这项研究中，我们专注于混乱理论，并进行了有关稳定血浆的研究。已经揭示了振动是通过将外力或简单反馈施加到混乱状态的电离波的周期性周期性的，与未预先应用反馈的系统相比，较小的外力振动是在较小的外力周期周期的周期，并且通过时间延迟反馈方法（Pyragas方法）对振动进行了定期，以在一般目的中控制混乱，并通过Synchrans对脉络化进行了对脉络化的周期化。此外，我们利用了从电离波研究获得的发现来稳定大气压力等离子体。 As a result, the fluctuations in light in the spark discharge were measured as a space-time pattern, and the combined spark discharges stabilized the fluctuations in the light in each spark discharge, and then the light emission of the helium plasma jet was observed with a high-speed camera, revealing that the interaction between the two plasma jets made the flashing rhythm synchronized.这些研究结果已在学术会议上带来了大约五份经过同行评审的英语论文和九篇演讲。