2018 Fiscal Year Research-status Report
Self-similarity of flame acceleration in gas explosions
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18K13958
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
KIM WOOKYUNG 広島大学, 工学研究科, 助教 (40781852)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ガス爆発 / 火炎伝播 / 自己相似 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ガス爆発時における火炎伝播加速現象の自己相似的な特徴を明らかにすることであり、実験に基づいて自己相似的な火炎のフラクタル次元を明らかにし、高い精度でガス爆発被害を適切にかつ簡便に評価できる手法の確立を目指している。火炎のフラクタル次元を測定するためには、大規模ガス爆発実験を実施して大規模な火炎を再現する必要があるため、本研究では、初期圧を上げて小規模実験で大規模実験に相当する火炎を評価した。2018年は、容積0.79 L、可視範囲7 cmの燃焼器を用いて予備実験を行い、火炎伝播の加速現象が始まる臨界火炎半径を求めることが出来た。さらに、この燃焼器では、自己相似的な領域は調べられないため、新たな燃焼器を設計し、構築した。この燃焼器は安全に使えるために二重構造となっており、内側容器は容積27.4 L、外側容器は容積195 Lであり、可視範囲は22 cmである。火炎のフラクタル次元のペクレ数依存性を調べる実験を実施しており、火炎のフラクタル次元がペクレ数の増加とともに増加する傾向になることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
火炎伝播加速現象の自己相似的な特徴を実験的に測定するために、新たな燃焼器を構築できた。火炎のフラクタル次元のペクレ数依存性を調べるため、初期圧を変化させて実験を行い、火炎伝播挙動をシュリーレン法で可視化し、画像から火炎面の平均半径を求めた。各条件において，平均火炎半径から火炎伝播速度を求めて火炎伝播のフラクタル次元を決定し火炎のフラクタル次元のペクレ数依存性を明らかにした。以上のことより、交付申請書に記載した研究の計画の達成度について、おおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
熱・拡散不安定性が火炎伝播加速現象に及ぼす影響を調べるため、異なるガス種と濃度を変化させて実験を行い、熱・拡散不安定性がフラクタル次元に及ぼす影響を定量的に明らかにする。また、流体力学的不安定による乱れは大スケールにおいて顕著となるため、支燃性ガスの割合を変化させて火炎の膨張率を変えて実験を行い、流体力学的不安定性が火炎伝播加速現象に及ぼす影響を明らかにする。
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