課題 コロナ放電デバイス 背景 近年，水や空気を駆動させるデバイスとして，電気流体デバイスが注目されている．代表的なものには誘電体バリア放電，コロナ放電を用いたデバイスなどがある． まずは誘電体バリア放電について，デバイスは2枚のシート状の電極およびそれに挟まれた誘電体より構成されており，高電圧の交流を印加することで誘電体表面に放電が生じ，流れが発生する． 次にコロナ放電について，デバイスとしては，陽極と陰極が形状的に非対称で，片方の電極にエッジがあれば良いのでデバイスの自由度が高いことが特徴である．また，直流電源で駆動するため電源設計も容易である． Figure 1. 誘導体バリア放電プラズマアクチュエータ. Figure 2. コロナ放電プラズマアクチュエータ. 誘電体バリア放電式はその小型で平坦な形状から，流体制御分野で注目されている． 構造物に張り付けることで剥離低減等の効果があり，研究例としては航空機翼の剥離低減や円柱周りの流れの制御などがある． コロナ放電式は3次元的な形状が多く考案されているが，平坦な形状の研究例は少なく，誘電体バリア放電式のような流体制御分野での応用例は少ない． また，針対平板電極において，針電極の曲率半径が小さい方が高性能になることは分かっているが，平板電極の最適形状は明らかになっていない． 目的 　本研究では平坦な形状のコロナ放電を用いた電気流体デバイスについて，研究を行っていたが壁面近くではデバイスがうまく機能しないことを発見した．そのため壁面がこのコロナ放電にどのような影響を及ぼすのかを電場解析および実験で解明していく Figure 3. コロナ放電の様子. 方法 実験方法について，陰極には角度10度の銅製針，陽極には銅製100mm×150mmの平板を使用した． 下壁面距離を調整できるようにし素材は天然ゴムとなっている．電極間距離は5ｍｍ，印加電圧を5kVとし，0mm～20mmの条件で流れを調査した． Figure 4. 電極構成. 　実験は流れ場の可視化を行った．アクリルボックス内にコロナ放電プラズマアクチュエータを設置し，流れ場をスモークおよびレーザーシートにより中央断面を可視化し，それをPIV解析にかけることで流れ場の流速ベクトルを得た． Figure 5. 可視化概略図. 　次に数値計算方法について，解析ソフトにはANSYS CFX を用い，流れ場計算及び電場計算を行った．格子点数は1600万点～2800万点で初期条件として電極に電位を与えた． Figure 6.計算条件. 結果 実験結果は以下のようになった。下壁面距離0mmと1mmでは流れが発生せず下壁面から離れれば離れるほど流速は早くなった． Figure 7. 下壁面距離0～20mmにおける中央断面での流速分布. 実験結果と数値計算結果を下壁面距離0～5mmで比較した．尚，下壁面無しの条件は下壁面距離20mmと比較した． Figure 8. 数値計算結果との比較. 下壁面距離2mm以上で実験結果と数値計算結果は定性的に一致する結果となった。どちらも下壁面が離れていくに従い流速分布は早くなっている．下壁面を離せば流速が早くなるといったことが分かったが，これはなぜ流速が発生しなくなるかという原因の一つが分かったのみであり現象理解までには至っていない．下壁面を近づけると流速が遅くなる理由を今後解明していく．