速度分布関数の高次モーメントと不均一系の流れに関する実験的研究

异质系统中速度分布函数和流动高阶矩的实验研究

基本信息

批准号：
16K05633
负责人：
田中雅慶
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

波長可変半導体レーザーシステムに飽和吸収分光法を組み込むことにより、高精度誘起蛍光ドップラー分光システムを開発した。このシステムを用いて分布関数の精密測定を行うことにより、中性粒子の速度分布関数と不均一性によって誘起される流れの関係を実験的に決定した。その結果、不均一系の流れは速度分布関数の非対称性に関係づけられる事を実験的に見出した。非対称性の指標として、速度分布関数の歪度（スキューネス）に着目し、非対称性を表わす幾何学量と流れを示す規格化平均流速が（Ｕ／Ｕｔ）＝（１／３）Ｓの関係にあることを見出した。ここで、Ｕは流れ速度、Ｕｔは熱速度、Ｓはスキューネスである。この関係は、力学量（Ｕ／Ｕｔ）が、非対称性の幾何学量（Ｓ）で記述できることを示しており、分布関数の精密測定により不均一系の輸送現象を実験的に決定することが可能であることを示している。従来、速度分布関数のゆがみによる巨視的流れの発生とその解析は、理論およびシミュレーション分野においてのみで可能であったが、本研究により運動論的解析は実験においても可能となった。このことは、実験的運動論が開拓できることを事を意味している。以上の結果は、"Asymmetry of velocity distribution function and inhomogeneity-induced flow associated with neutral depletion structure in an ECR plasma"としてPhysics of Plasmas 23, 112120 2016);doi:http://dx.doi.org/10.1063/1.4968217に投稿し、受理された。

通过将饱和吸收光谱纳入可调的半导体激光系统中，开发了高精度诱导的荧光多普勒光谱系统。通过使用该系统准确测量分布函数，实验确定了中性颗粒的速度分布函数与异质性诱导的流量之间的关系。结果，我们通过实验发现，不均匀系统的流动与速度分布函数的不对称性有关。侧重于速度分布函数作为不对称索引的偏度，我们发现归一化的平均流量速度表明几何量代表不对称性，并且流在关系中（u/ut）=（1/3）s。在这里，U是流速，UT是热速度，而S是偏度。这种关系表明，机械量（u/ut）可以描述为不对称的几何量，表明可以通过精确测量分布函数来实验确定非均匀系统的转运现象。通常，由于速度分布函数的扭曲和分析，仅在理论和仿真领域才有可能产生宏观流，但这项研究也使实验中的动力学分析也成为可能。这意味着可以开发运动能力实验理论。上述结果发布在等离子体的物理学23，112120 2016）; doi：http：//dx.doi.org/10.10.1063/1.4968217上，并被接受。

项目成果

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专利数量（0）

Asymmetry of velocity distribution function and inhomogeneity-induced flow associated with neutral depletion structure in an ECR plasma

与 ECR 等离子体中的中性耗尽结构相关的速度分布函数的不对称性和不均匀性引起的流动

DOI：
10.1063/1.4968217
发表时间：
2016
期刊：
Physics of Plasmas 23, 112120 (2016);
影响因子：
0
作者：
K. Terasaka;M. Hattori;K. Ogiwara;S. Yoshimura;M. Aramaki;A. Okamoto;and M.Y. Tanaka
通讯作者：
and M.Y. Tanaka

九州大学大学院総合理工学府　先端エネルギー理工学専攻　基礎プラズマ物理研究室(田中、寺坂)

九州大学研究生院理工学研究科先进能源科学与工学系基础等离子体物理实验室（田中、寺坂）