プラズマの電磁加速に関する最適制御

等离子体电磁加速的优化控制

• 批准号: 16656266
• 负责人: 都木 恭一郎
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656266/
• 关键词: プラズマ流れ; 電磁加速; 最適制御; 遺伝的アルゴリズム; 変分法; プラズマ; 最適化

本研究は、電磁力で加速されるプラズマ流れに対し,最適な加速チャネル形状の存在の有無を検証すること,最適解が存在するならその形状を解析的に明示し,実験的にも確認することを目的とした。研究代表者らは、既に準1次元の電磁加速項のみを考慮したプラズマ流れ場にあって極大の加速効率を示す最適形状が存在するであろうことを変分法を用いた数値解析によって世界で初めて予測していた。それはド・ラバール氏のノズル形状に似ているが、変分法による解析では出口形状が38を超える大きな開口比となって準1次元を逸脱していると考えられた。そこで、今回は変分法ではなく、遺伝的アルゴリズムの手法を適用して、同様の最適形状を求めた。その結果、出口形状の開口比に制約を設けることで生ずる出口径の違いを除けば、遺伝的アルゴリズムで求めた最適形状も変分法で求めた最適形状に酷似しており、やはり大きな出口径を有することが判明した。遺伝的アルゴリズムと言う、定式化の手順が固まった手法の成功によって、流れ場の条件を比較的容易に増やせるようになったため、これまで考慮することのできなかった、圧力項を入れた解析が可能になった。その結果、電磁加速項にさらに圧力項を加えた解析においても、やはり最適形状は存在し、それは圧力項を考慮しない時よりもさらに出口径の大きな形状であることが判明した。今回は残念ながら、電離の効果がどう効いて来るのかと言う点は解析できなかった。その代わりに、最適形状に似た形状をした実際のMPDスラスタで推進性能評価を行ったところ、最適形状と予測された形状に近い方が性能が10%程度良いことが判明した。今後は準一次元の電離の効果を入れた解析、および多次元の最適化に取り組む必要があるが、今回の研究の範囲では手が届かなかった。

In this study, the magnetic force accelerates the flow, the most rapid acceleration, the shape, the explicit parsing of the shape, and the confirmation of the purpose. The representative of the research, the first-dimensional electro-magnetic acceleration project, the research representative, the research representative, the first-dimensional electromagnetism acceleration project, the research representative, the one-dimensional electro-magnetic acceleration project, the electrical and magnetic acceleration project, the electrical and magnetic acceleration program, the electrical and magnetic acceleration project, the electromagnetic acceleration project, the electrical and magnetic acceleration project, the electromagnetic field acceleration project, the current situation, the current situation, the acceleration rate, the acceleration rate, The shape of the door is similar to that of the horse, and the shape of the exit is 38 percent higher than that of the opening of the gate, which is higher than that of one yuan. This time, this time, we will use the same method to find the best shape. The results show that the shape of the exit is similar to that of the exit, and the exit shape is similar to that of the aircraft. the results show that the shape of the exit is similar to that of the exit. the results show that the shape of the exit is very similar to that of the exit. the results show that the shape of the exit is similar to that of the exit. You can't tell me what to say, how to fix it in your hand, how to fix it successfully, how easy it is to tell you that your condition is easier than what you want to know, that is, you may have a problem with your analysis. The results of the test, the electromagnetism acceleration program, the mechanical analysis method, the thermal stress test, the thermal acceleration test, the electromagnetic acceleration test, the test results, the electromagnetic acceleration test results, the electromagnetic acceleration test results, the electrical and magnetic acceleration test results, the electromagnetic acceleration test results, This time, I would like to talk about my thoughts and phone calls this time. The shape is similar to the shape, and the shape is similar to the shape. In the future, you will be able to analyze the results of one-time electronic quarantine, analyze the necessary information about the most efficient data acquisition system for multiple variables, and study the scope of the current study.

项目成果

Performance Characterization between Multichannel Two Deimensional Magnetoplasmadynamic Arcjet and Axisymmetric Thruster

多通道二维磁等离子动力电弧喷射器与轴对称推进器的性能表征

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of the International Symposium on Space Technology and Science 47th
• 作者: Daisuke Nakata;Kyoichiro Toki
• 通讯作者: Kyoichiro Toki

電磁プラズマ加速型スラスタの形状最適化に関する研究

电磁等离子体加速推进器形状优化研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: 宇宙輸送シンポジウム講演集 H17・1(印刷中)
• 作者: 飯田英伸;都木恭一郎
• 通讯作者: 都木恭一郎

MPDアークジェットエンジンの内部形状最適化

MPD arcjet发动机内部形状优化

• 发表时间: 2004
• 期刊: 宇宙科学技術連合講演会講演集 第48回
• 作者: 梅川秀一;石川芳男;都木恭一郎;他
• 通讯作者: 他

様々な形状の同軸電極に対するパルスアーク放電の電流電圧特性

不同形状同轴电极脉冲电弧放电电流电压特性

• 发表时间: 2004
• 期刊: 電気学会総会講演集 047353
• 作者: 中田大将;都木恭一郎
• 通讯作者: 都木恭一郎

Experimental Verification for the Nozzle Shape Optimization of the Self-Field MPD thruster

自场MPD推进器喷嘴形状优化的实验验证

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.of the International Electric Propulsion Conference 29・IEPC-2005-163
• 作者: Daisuke Nakata;Kyoichiro Toki;et al.
• 通讯作者: et al.