超高速度速度シアをもつ微粒子クーロン流体のミクロ構造成長

超高速剪切下颗粒库仑流体的微观结构生长

• 批准号: 19654086
• 负责人: 飯塚 哲
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19654086/
• 关键词: 微粒子プラズマ; ダストプラズマ; クーロン流体; 速度シア流; ミクロ不安定; カオス; クーロン相互作用; 強結合プラズマ; 渦; レイノルズ数

本研究では、超高速の速度シアを持つ微粒子流を形成することにより、微粒子間サイズ長を持つミクロ的な渦列や、乱れ・揺動などのミクロ構造の発生と成長過程を明らかにする。今年度は最終年度であり、微粒子対向シア流の境界領域に発生する揺動の観測を中心に実験を行ない、以下の成果を得た。(1)速度シアが4s^<-1>程度になると、境界領域の微粒子の流れが乱れ始め、さらに速度シアを増すと渦流のような乱流状態になる。このことは微粒子クーロン粘性係数をもつナビストークス流体方程式から得られる不安定性の発生条件とほぼ一致することが分かった。(2)渦流の発生は微粒子駆動力、放電電流、背景ガス庄力に依存し、これらの値によって結合パラメータΓ、及び微粒子揺動の成長・減衰定数が変化し、揺動が発生することが分かった。(3)本実験系では微粒子駆動力を与えるための中性粒子流が背景として存在することが分かった。(4)微粒子流に発生する揺動の周波数スペクトルを計測する方法として2つの方法を考案した。第1として個々の微粒子の軌跡を追跡し、その軌道変化を解析する方法であり、第2として定点を通過する微粒子の平均的揺動を観測し、解析する方法である。前者は短時間の計測しかできないのに対して、後者は長時間計測が可能となる。(5)上記後者の計測法を用い、微粒子揺動の時系列データから揺動を支配している複雑性の評価を行なった。3次元位相空間での揺動の軌跡は平面に近いアトラクタを持つことが分かった。また相関次元の解析から、この揺動の次元は約2.4となり、非整数となることが分かった。また、リアポノフ指数のうち少なくとも1つは正となり、カオス的な振舞いを示すことが分かった。以上により、微粒子速度シア流によるミクロ構造形成の非線形的振舞いが解明された。

在这项研究中，通过形成具有超高速度速度剪切的细粒子流，将揭示微型结构的发生和生长过程，例如微型尺寸的互音尺寸长度以及微型结构（例如干扰和挥杆） 。今年是最后一年，进行了以下结果，重点是在类似显微镜样的乳木肠风格的边界区域摇动的观察结果。 （1）当速度剪切变成大约4s^<-1>时，边界区域中的细颗粒的流动开始受到干扰，当速度剪切进一步增加时，它变成了像涡流一样的湍流状态。发现这与具有细颗粒库龙粘度系数从NABIS桌子流体方程式从NABIS滴液方程式产生的状况几乎相同。 （2）漩涡的发生取决于微粒驱动力，放电电流和背景气体幕府，这些值会改变结合参数γ以及薄颗粒的生长和减弱数量，导致挥杆。我明白。 （3）在这个实验系统中，发现中性粒子流以背景为背景。 （4）设计了两种方法是测量细颗粒中摆动的频率频谱的方法。首先是一种跟踪单个细颗粒的轨迹并分析轨迹变化的方法。前者只能衡量很短的时间，而后者可以长时间测量。 （5）使用后一种测量方法，从细粒子挥杆的时间序列数据中进行了主导挥杆的复杂性。事实证明，在三维相空间中摇摆的轨迹在靠近平面的地面上。相关维度分析表明，这种挥杆的维度约为2.4，一个非授课者。发现至少有一个后庞诺夫指数是正面的，并显示出混乱的行为。结果，阐明了微颗粒速度剪切样式的微结构形成的非线性行为。

项目成果

RFプラズマ中における微粒子シア流の形成と微粒子挙動

射频等离子体中颗粒剪切流的形成和颗粒行为

• 发表时间: 2007
• 作者: V.K.Popov;V;N.bagratashvili;U.E.Gorbaty;A.N.Konovalov;T.Yamauchi;久保田昌治;Giichiro Uchida;Giichiro Uchida;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;合田巧真;合田巧真;合田巧真;合田巧真;合田巧真;合田巧真;合田巧真;飯塚哲;合田巧真;合田巧真;Takuma Gohda;飯塚 哲;合田巧真
• 通讯作者: 合田巧真

RFプラズマ中の速度シア流による微粒子挙動

RF 等离子体中速度剪切流引起的颗粒行为

• 发表时间: 2009
• 作者: V.K.Popov;V;N.bagratashvili;U.E.Gorbaty;A.N.Konovalov;T.Yamauchi;久保田昌治;Giichiro Uchida;Giichiro Uchida;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;合田巧真;合田巧真;合田巧真
• 通讯作者: 合田巧真

RFプラズマ中微粒子シア流における微粒子挙動

射频等离子体中粒子剪切流中的粒子行为

• 发表时间: 2009
• 作者: V.K.Popov;V;N.bagratashvili;U.E.Gorbaty;A.N.Konovalov;T.Yamauchi;久保田昌治;Giichiro Uchida;Giichiro Uchida;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;合田巧真;合田巧真;合田巧真;合田巧真
• 通讯作者: 合田巧真

RFプラズマ中における微粒子速度シア流の揺動

射频等离子体中粒子速度剪切流的波动

• 发表时间: 2010
• 作者: V.K.Popov;V;N.bagratashvili;U.E.Gorbaty;A.N.Konovalov;T.Yamauchi;久保田昌治;Giichiro Uchida;Giichiro Uchida;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Takuma Gohda;合田巧真
• 通讯作者: 合田巧真

Vortex formation in a high speed dust flow with large velocity shear in RF plasmas

射频等离子体中高速剪切的高速尘埃流中涡流的形成

• 发表时间: 2008
• 期刊: Multifacets of Dusty Plasmas
• 作者: V.K.Popov;V;N.bagratashvili;U.E.Gorbaty;A.N.Konovalov;T.Yamauchi;久保田昌治;Giichiro Uchida;Giichiro Uchida;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Satoru Iizuka
• 通讯作者: Satoru Iizuka