シードフリー環境適合型クリーンＭＨＤ発電機の実用化に向けた基盤研究

无种子、环境兼容的清洁磁流体发电机实际应用的基础研究

• 批准号: 15J09433
• 负责人: 田中 学
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J09433/
• 关键词: MHD発電; シードフリー; 環境適合型

本研究の二年度目となる本年度はさらなる動作温度の低減による連続運転が可能なシードフリーMHD発電の実現を目指して，高周波電磁界による作動流体の予備電離のプラズマ流体挙動の検討と，予備電離に必要とされる電力と発電出力のバランスの検討を行った。高周波電磁界による作動流体の予備電離は，連続運転が可能な2500K程度の作動流体中の電子の温度のみを高周波電磁界により増加させで作動流体を電離させるものであり，作動流体の温度は2500K程度のままであることから連続運転が可能となる。このとき高周波電磁界を作動流体に印加する方法には様々あるが，本研究では従来のシードプラズマ方式でも採用されていた誘導コイルによる高周波電磁界の印加について，シードフリーMHD発電の適用の検討を行った。この検討は実験並びに数値解析の2つの方法で平行して行うことにより，実験による実現象の解明と，数値解析による実験では計測の難しいパラメータを含めた詳細な現象の考察に取り組んだ。その結果，予備電離希ガスプラズマMHD発電における予備電離において低定格電圧の電源によりH-mode放電を実現する上ではコイル幅は狭く設計されるべきであることがわかり，予備電離を亜音速流中と超音速流中のいずれで行うかについては境界層の影響に伴うプラズマの生成位置ならびに力率や斜め衝撃波の影響を考慮すべきであることが示された。ディスク形状ホール形発電機による連続運転が可能なシードフリーMHD発電において必要とされる予備電離電力と発電出力のバランスの数値的検討から，予備電離希ガスプラズマMHD発電においてノズルによる自励的ジュール加熱による電離度増幅を加えることで低い予備電離電力で高い発電性能(E.E.=25%,I.E.=65%)が実現できることが示された。

This study の second annual orders と な る this year は さ ら な る action の low temperature reduction に よ る even 続 luck planning が may な シ ー ド フ リ ー MHD 発 electric の be presently を refers し て, high frequency electromagnetic field に よ る actuation fluid の reserve ionization の プ ラ ズ マ fluid dynamic の 挙 検 for と, reserve ionization に necessary と さ れ る power と 発 electricity output の バ ラ ン ス の 検 line for を っ た. High frequency electromagnetic field に よ る actuation fluid の reserve ionization は, even 続 transport planning can が な 2500 k の actuation fluid の electronic の temperature の み を high frequency electromagnetic field に よ り raised plus さ せ で actuation fluid を ionization さ せ る も の で あ り, degree of actuation fluid は の temperature 2500 k の ま ま で あ る こ と か ら even 続 luck planning が may と な る. こ の と き high frequency electromagnetic field を actuation fluid に Inca す る method に は others 々 あ る が, this study で は 従 to の シ ー ド プ ラ ズ マ way で も using さ れ て い た induced コ イ ル に よ る high frequency electromagnetic field の Inca に つ い て, シ ー ド フ リ ー MHD 発 electric の applicable の 検 line for を っ た. Beg は こ の 検 be 験 and び に the numerical analytical の 2 つ の way で parallel し て line う こ と に よ り, be 験 に よ る be phenomenon の interpret と, the numerical analytical に よ る be 験 で は measuring の difficult し い パ ラ メ ー タ を containing め た の な phenomenon in detail investigation group に take り ん だ. そ の results, reserve ionization ガ ス プ ラ ズ マ MHD 発 electric に お け る reserve ionization に お い て low fixed 圧 の power に よ り H - mode discharge を be presently す る on で は コ イ ル は narrow く design picture さ れ る べ き で あ る こ と が わ か り, Reserve ionization を 亜 と sound stream in the supersonic flow の い ず れ で line う か に つ い て の influence に は boundary layer with う プ ラ ズ マ の generated location な ら び に force to develop shock wave rate や inclined め の influence を consider す べ き で あ る こ と が shown さ れ た. デ ィ ス ク shape ホ ー ル form 発 motor に よ る even 続 luck planning が may な シ ー ド フ リ ー MHD 発 electric に お い て necessary と さ れ る reserve ionization power と 発 electricity output の バ ラ ン ス の of the numerical 検 か ら, Reserve ionization and ガ ス プ ラ ズ マ MHD 発 electric に お い て ノ ズ ル に よ る self-excited ジ ュ ー ル heating に よ る degree of ionization of rights を え る こ と で low い reserve ionization high power で い 発 electrical (E.E. = 25%, I.E. for = 65%) が be presently で き る こ と が shown さ れ た.

项目成果

Numerical Simulation of Performance of a High Temperature Inert Gas Plasma Faraday-type MHD Generator with Various Working Gases

多种工作气体高温惰性气体等离子体法拉第型磁流体发生器性能数值模拟

• 发表时间: 2015
• 作者: M.Tanaka;Y.Okuno
• 通讯作者: Y.Okuno

Numerical Simulation of Performance of a High Temperature Inert Gas Plasma Faraday-type MHD Generator

高温惰性气体等离子体法拉第型磁流体发生器性能的数值模拟

• DOI: 10.2514/3.7989
• 发表时间: 2015
• 期刊: Journal of Propulsion and Power
• 影响因子: 1.9
• 作者: 亀井 竣輔;首藤 剛;甲斐 広文;M.Tanaka，T.Murakami，Y.Okuno
• 通讯作者: M.Tanaka，T.Murakami，Y.Okuno

Development of Seed-Free Pure Inert Gas Plasma MHD Electrical Power Generation

无种子纯惰性气体等离子体 MHD 发电的开发

• 发表时间: 2016
• 作者: M.Tanaka;Y.Okuno
• 通讯作者: Y.Okuno

シードフリーファラデー形MHD 発電機の発電特性の数値解析

无籽法拉第型磁流体发电机发电特性数值分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 鶴岡美緒;田中 学，奥野喜裕
• 通讯作者: 田中 学，奥野喜裕

高温キセノンを作動流体とするファラデー形ＭＨＤ発電機の発電実験

采用高温氙作为工质的法拉第型磁流体发生器发电实验

• 发表时间: 2016
• 作者: Masashi Minamino;Mai Ishibashi;Ryuichiro Nakato;Kazuhiro Akiyama;Hiroshi Tanaka;Yuki Kato;Lumi Negishi;Toru Hirota;Takashi Sutani;Masashige Bando;Katsuhiko Shirahige;青木悠，田中学，趙亮，奥野喜裕
• 通讯作者: 青木悠，田中学，趙亮，奥野喜裕