2020 Fiscal Year Research-status Report
ロケットエンジン燃焼解析手法を活用した液体水素の爆発安全性評価技術の構築
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17K01318
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
大門 優 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主任研究開発員 (90415901)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤本 圭一郎 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (20446602)
谷 洋海 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (80633784)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 液体水素 / 極低温流体 / 着火 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，液体水素が大量漏洩した際の爆発メカニズムの解明とその予測技術の確立を行う．これは，相変化・化学反応・衝撃波伝播といった瞬時に発生する複雑な現象であると予測されるため，現象を切り分けることを目的とし2段階の試験を計画した．それぞれの試験は，非反応性の模擬液を利用した「着火前試験」と，水素・酸素の反応性流体を利用した「着火試験」である．昨年度は「着火試験」を実施してきたが着火が観察されることはなかったため，今年度はキャビテーション収縮方法を変更するなど方針転換をした．
【着火前試験：レーザーによる気泡発生収縮試験】
着火前試験では，相変化や衝撃波（圧縮波）伝播について着目して試験を実施している．昨年度までは模擬液にハンマー等で衝撃を加えることで気泡収縮を発生させたが，着火には至らなかった．そこで，今年度はレーザーによりキャビテーションを発生させ，その後の収縮による衝撃波を利用することを検討した．新たにレーザー計測系を組みレーザーをレンズで集光させることで，水中で発生するキャビテーション収縮を高速度カメラで観察した．本装置により，高速度カメラにてキャビテーションの発生収縮を確認することができた．また，衝撃圧センサによりキャビテーション収縮時の圧力を計測することで，高速度カメラでは可視化できない圧縮波の存在を捉えることにも成功した．今後このキャビテーション収縮時に発生した圧縮波によって，周辺の気泡が着火するまでの温度に至るのか「着火試験」を継続する予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本来は昨年度中に「着火試験」まで実施する予定であったが，コロナウィルス感染対策のため着火試験が行える施設まで移動ができず断念した．試験装置の準備は終了しているため，進捗状況は「やや遅れている」とする．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までにキャビテーションの収縮の可視化装置は完成したため，今年度は「着火試験」を行う．「着火試験」では，キャビテーション気泡の傍に水素酸素予混合気気泡を設置し，キャビテーション収縮に伴う圧力波による着火が起こるかを確認する．前期に水素酸素予混合気の気泡の設置方法の検討し，後期に実際に「着火試験」を実施する予定である．
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| Causes of Carryover |
コロナウィルス感染対策のため，秋田県能代市での着火試験を実施することができなかった．それに伴う装置改良費用および旅費が余ったため次年度使用額が生じた．
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Research Products
(1 results)
