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Novel blast simulator using gaseous detonation: significant improvement in reproducibility of blast wave phenomena

Research Project

Project/Area Number 18K13681
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 19010:Fluid engineering-related
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

Maeda Shinichi  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60709319)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords爆轟(デトネーション) / 爆風波 / 爆風シミュレータ / 衝撃波 / 気体デトネーション / デトネーション / 燃焼 / 爆風
Outline of Final Research Achievements

The novel blast simulator using a gaseous detonation was proposed to reproduce blast wave phenomena easily in laboratory-scale experiments for the purpose of contributing to the research for a mitigation technique of blast wave injuries. Using hydrogen, ethylene, or acetylene and oxygen as explosive mixtures, we constructed the blast simulator that enables optical observations using a high-speed camera and pressure measurement of the blast wave. We demonstrated that the blast simulator can reproduce the shock wave with a maximum overpressure exceeding 100 kPa and the subsequent negative pressure region where the pressure decays to below atmospheric pressure, which is characteristic of the blast wave phenomena. In addition, the physical parameters for organizing the strength of the blast wave produced by the gaseous detonation were clarified.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果により、実験室レベルの簡易な手法で爆風現象を精緻に模擬できる爆風シミュレータを実現できる可能性が実証された。爆風による被害は衝撃波による圧力上昇のみならず、その後の負圧領域も影響することが近年知られており、本研究の手法により爆風の特徴をよく再現した実験が可能となり、その被害低減手法の研究を前進させるのに役立つと考えられる。また爆風シミュレータの構築に至る過程で、気体爆轟により生成される爆風の強さを詳細に検討した結果は、気体爆発のエネルギーが空気中へ爆風として変換される物理機構の理解を深化させた。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Effect of sandpaper-like small wall roughness on deflagration-to-detonation transition in a hydrogen-oxygen mixture2019

    • Author(s)
      Shinichi Maeda, Masashi Fujisawa, Shogo Ienaga, Keisuke Hirahara, Tetsuro Obara
    • Journal Title

      Proceedings of the Combustion Institute

      Volume: 37 Issue: 3 Pages: 3609-3616

    • DOI

      10.1016/j.proci.2018.07.119

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 気体デトネーションを用いた平面状爆風波の生成装置における爆風特性に関する基礎実験2021

    • Author(s)
      小宮 淳嗣, 竹原 智輝, 前田 慎市, 小原 哲郎
    • Organizer
      2020年度衝撃波シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 気体デトネーションを用いた爆風生成装置の構築に向けた基礎実験2020

    • Author(s)
      小宮 淳嗣, 津田 勇樹, 前田 慎市, 小原 哲郎
    • Organizer
      火薬学会 2020年度春季研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 壁面上に微小な障害物が密に配置された管内における火炎加速過程の実験的調査2020

    • Author(s)
      前田 慎市, 色川 正弘, 種市 大輝, 小原 哲郎
    • Organizer
      第58回燃焼シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 壁面上に微小な障害物を密に配置した管内における火炎加速とデトネーション遷移過程2019

    • Author(s)
      平原 佳祐, 色川 正弘, 前田 慎市, 小原 哲郎
    • Organizer
      第57回燃焼シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 直管形状のデトネーション駆動型爆風生成装置における駆動部長さが平面状爆風波の最大過剰圧に与える影響2019

    • Author(s)
      津田 勇希, 小宮 淳嗣, 前田 慎市, 小原 哲郎
    • Organizer
      第51回流体力学講演会/第37回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 5cm×5cmデトネーション駆動型爆風模擬装置測定部における流れ場の可視化2019

    • Author(s)
      岩崎 文彦, 加藤 明里, 森 美里, 前田 慎市, 小原 哲郎, 水書 稔治
    • Organizer
      平成30年度衝撃波シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 5cm×5cmデトネーション駆動型爆風模擬装置測定部における流れ場の評価2019

    • Author(s)
      加藤 明里, 森 美里, 岩崎 文彦, 沼田 大樹, 前田 慎市, 小原 哲郎, 水書 稔治
    • Organizer
      平成30年度衝撃波シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 障害物が流路壁面上に密に配置された場合の火炎加速とデトネーション遷移2018

    • Author(s)
      家永 翔伍, 平原 佳祐, 秋元 皓志, 前田 慎市, 小原 哲郎
    • Organizer
      第56回燃焼シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Effect of sandpaper-like small wall roughness on deflagration-to-detonation transition in a hydrogen-oxygen mixture2018

    • Author(s)
      Shinichi Maeda, Masashi Fujisawa, Shogo Ienaga, Keisuke Hirahara, Tetsuro Obara
    • Organizer
      The 37th International Symposium on Combustion
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 埼玉大学 大学院理工学研究科 機械科学系専攻 熱工学研究室

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~netsu/

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Research-status Report 2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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