2020 Fiscal Year Annual Research Report
Estimation of Burned-Gas Total Pressure using Reflective Shuttling Detonation Combustor
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20H02349
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松岡 健 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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| Keywords | デトネーション / 反射往復 / 既燃ガス逆流 / 全圧損失 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。近年の激しい競争下においても、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（燃焼器の小型高出力化と高い熱効率）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。
新たに、厚さ5mm、反射壁間距離45mmの薄型矩形燃焼器を用いてガスエチレン‐ガス酸素を用いた反射往復爆轟サイクル（RSDC）のCH*ラジカル発光観測実験を実施した。その結果、以下の4つの燃焼モードがあることが明らかになった。爆発性混合気流量の低い順に、単一爆轟波が伝播するSingle-Wave Mode、二枚の爆轟波が燃焼器中心線対称で伝播するDouble-Wave Mode、二枚の爆轟波が非対称伝播するSingle-Strong Single-Weak Mode、爆轟波が存在しないDefragration Modeである（Yamaguchi et al., Proceedings of the Combustion Institute, 2021）。
また、回転爆轟サイクルを用いて、既燃ガス全圧損失の原因と考えられる高圧既燃ガスの逆流過程の可視化実験を実施した。その結果、燃焼器断面積に対する混合気供給用インジェクタ断面積比が大きい場合、逆流量が増加することが示された。また、逆流量が定常流モデルと時間平均測定圧力から予測できることを示した（Matsuoka et al., Combustion and Flame, 2021）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
様々な爆発性混合気供給条件での燃焼実験を実施し、反射往復爆轟波の各モード発現条件を整理できた。また、全圧損失の主原因と考えられる既燃逆流過程を捉え、モデル化した。以上の２点から、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
確認された爆轟波発現モードが何によって支配されているか調査する。具体的には、混合気充填高さを捉えるためにシュリーレン光学可視化を実施する。また、既燃ガス逆流過程を妨げるインジェクタ形状を探求する。
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