2020 Fiscal Year Research-status Report
気液二相デトネーションの伝播機構の解明：特性長による評価と伝播特性の体系的整理
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20K22391
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
渡部 広吾輝 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20881238)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Keywords | デトネーション / 気液二相デトネーション / 伝播特性 / 液滴挙動 / 分裂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，次世代燃焼器への応用が期待される燃焼形態であるデトネーション燃焼の中でも液滴を含む気液二相デトネーションに関して，その伝播機構の解明と液滴及びデトネーションのパラメータを用いた伝播特性を整理する事を目指している．
本年度（2020年度）は液滴の挙動を精度良く再現する事ができるEulerian-Lagrangian手法に基づく二次元数値解析によって，初期液滴直径に分布を有する水液滴群を含む気液二相デトネーションにおける伝播特性と液滴挙動の解析を実施した．
水液滴群を含む気液二相デトネーションにおける液滴の分裂挙動を詳細に分析することにより，初期液滴直径に依らず液滴の分裂の主要因は横波とジェットである事が本研究により解明した．さらに、初期液滴直径に着目して液滴の挙動を分析する事で液滴の分裂に対する横波とジェットの貢献度は液滴の初期直径により変化する事を明らかにした．初期液滴直径が小さい液滴ではジェットを経験する前に分裂が終了するため横波が分裂に大きく貢献する事に対して，初期液滴直径が大きい液滴では分裂終了前に横波よりも強いジェットを経験する事によってより分裂が促進される．
初期液滴直径に分布を有する水液滴群を含む気液二相デトネーションにおける伝播特性に関しては，気相と液滴の特性長の比較から今回用いた水液滴の条件では分裂が反応誘導領域の後方で生じるため，気相デトネーションと類似した伝播特性を示す事を明らかにした．
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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
当初の計画の通り，液滴を含む気液二相デトネーションの伝播機構を把握する上で重要となる液滴の挙動に関して、本年度の研究成果により液滴の分裂の主要因を同定する事に成功した．また，伝播特性に関しても，気相と液滴の特性長の比較により本年度用いた条件においては気相デトネーションと類似した特性を示す事を明らかにした．これらの重要な知見を獲得できた事から，本研究は概ね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度（2021年度）は，初期液滴直径に分布を有する水液滴群を含む気液二相デトネーションにおける伝播特性と液滴挙動の解明に向けて，本年度（2020年度）の研究成果の更なる発展を試みる．具体的には，本年度に１つの液滴直径分布に対して獲得した知見をより一般化させるため，初期液滴直径に分布を有する水液滴群に関して条件を変更して解析を実施する．初期液滴直径に分布を有する液滴を含む気液二相デトネーションにおいて波面後方において直径分布がどのように発展するか検討を実施する．また，気相と液滴の特性長の関係性に着目して伝播特性を考察する．
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