Estimation of Burned-Gas Total Pressure using Reflective Shuttling Detonation Combustor

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02349
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: matsuoka ken 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40710067)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 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

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.

Free Research Field

航空宇宙推進

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。