Nonequilibrium Gas and Plasma Dynamics Laboratory とは

ミシガン大学の航空宇宙工学部門の非平衡ガスおよびプラズマダイナミクス研究室(NGPDL)は、Iain D. Boyd教授を率いて、さまざまなガスシステムの物理モデルの開発を含む非平衡ガスおよびプラズマの研究を行っています最新のスーパーコンピュータのアルゴリズム、いくつかのエキサイティングなプロジェクトのための挑戦的な流れの適用。この実験室では、シミュレーションと外部の実験的および理論的結果との比較に重点を置いており、Plasmadynamics and Electric Propulsion Laboratoryなどのミシガン大学の同僚、他の大学、およびNASA、Unitedのような政府機関の研究所との共同研究米国空軍研究所、米国国防総省などがあります。
NGPDLの現在の研究分野には、電気推進、極超音速空気熱力学、非常に小さい尺度(MEMSデバイス)を伴うフロー、および材料加工(先端材料のための堆積薄膜に使用されるジェット)が含まれる。非平衡効果のため、これらの流れは、ガス力学およびプラズマ物理学の巨視的方程式を用いて常に正確に計算することはできない。代わりに、研究室では、精密なモンテカルロ法の中で、多数のモデル粒子を用いて計算上、ガス中の原子/分子とプラズマ中のイオン/電子をシミュレートする微視的アプローチを採用しています。この研究室では、非平衡ニュートラルフローをシミュレートするために、スカラワークステーションまたは並列コンピューティング環境で実行できる一般的な2D / AXIS対称/ 3DコードMONACOを開発しました。
この実験室では、Knudsen数が十分に小さいときに計算流体力学を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解くための一般的な2D / Axi-symmetric / 3DコードLeMANSも開発しました。これにより、ラボメンバーは粒子メソッドではあまりにも計算コストがかかるフローを探索することができます。流れが非平衡状態にあるときにMONACOを使用し、流れが連続的であると考えられるときにLeMANSを使用するハイブリッドに2つのコードを組み合わせる作業が現在行われています。
現在および過去のプラズマおよび非平衡フロープロジェクトには、イオンスラスタ、ホール効果スラスタ、およびパルスプラズマスラスタのシミュレーションが含まれます)、クルー探査車両を含む宇宙船の再突入空気熱力学を研究する多数のNASA契約が含まれます。他のプラズマ研究には、指向性エネルギー兵器によるウォールアブレーションと電熱化学銃におけるプラズマ推進薬の相互作用のモデリングが含まれます。