| Project/Area Number |
20H02349
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
matsuoka ken 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40710067)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | デトネーション波 / デトネーションエンジン / 推進エンジン / 圧力ゲイン / マッハ数 / デトネーション / 反射往復 / ロケットエンジン / 全圧 / シュリーレン光学可視化 / 反射往復デトネーションサイクル / 既燃ガス逆流 / 全圧損失 |
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| Outline of Research at the Start |
爆轟波（ばくごうは）を用いた爆轟燃焼器は、高速燃焼による燃焼器の小型高出力化と既存燃焼サイクルで最高の理論熱効率を実現する。しかしながら、非定常燃焼器特有の煩雑さにより爆轟燃焼器の潜在的優位性は実験的に確認されていない。本研究の最終目的は、この優位性（供給ガス全圧に対する高い既燃ガス全圧）を実験的に立証し、実用化研究へつなげることである。この最終目的に対して、独自に提案した反射往復爆轟燃焼器を用いた3軸推力測定、燃焼器内部の圧力測定・可視化実験を同時に実施し、既燃ガス全圧の高精度推定法の確立および直接可視化観測によるその物理的な根拠付けを行うことが本研究の目的である。
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| Outline of Final Research Achievements |
Detonation engines can achieve higher thermal efficiency than a conventional internal combustion engine with a smaller system. However, the propagation mechanism of detonation wave is still unknown because of the high speed and unsteady phenomenon. Present study utilized the original method "reflected shuttling detonation cycle" (Yamaguchi et al., Proceedings of the Combustion Institute (PCI), 2021), to visualize the internal flow of the combustor.
Two combustors having reflective wall distance W = 25, 45 mm were used in the combustion test. The chemiluminescence and schlieren visualization were performed using ethylene as fuel and oxygen as oxidizer. The results show that the dimensionless detonation propagation distance (W/n*h) maintains approximately 3 (Taguchi et al., Combustion and Flame, 2022). Here, n is the number of detonation waves, and h is the filling height of the mixture.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
デトネーション波の伝播構造を解明することは、従来の内燃機関より高い熱効率を単純なシステムで達成するエンジンの実現に直結するため、工学的にも社会的にも重要である。また、非定常な高速乱流燃焼場を理解することは、学術的な意義も有している。本研究は、これまで困難だったデトネーションエンジン燃焼器内を可視化することのできる手法を提案した。デトネーションエンジン伝播条件を支配する無次元量を提案し、直接可視化実験からその無次元量の妥当性を示した点で、デトネーション波伝播構造の理解およびデトネーション波の工学的応用の観点で重要な成果である。
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