Clarification of detonation transition mechanisms over obstacle (effects of obstacle position and height)

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03870
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19010:Fluid engineering-related
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: Obara Tetsuro 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (80241917)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 一洋 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (20251754) ; 前田 慎市 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60709319)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: Detonation wave / Deflagration wave / Detonation transition / Obstacle

Outline of Final Research Achievements

A combustion wave propagating in combustible premixed gas is classified into a deflagration wave and detonation wave, and deflagration-to-detonation transition processes are experimentally investigated. Firstly, one obstacle is installed in a detonation tube and deflagration-to-detonation transition processes are visualized using schlieren optical method. Next, 28 pieces of multiple ion-probes are flush mounted on a bottom surface. It is clarified that the combustion wave propagating velocity on the bottom surface is almost same as Chapman-Jouguet detonation velocity.

Free Research Field

Combustion

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

障害物上でデフラグレーション波がデトネーション波に遷移する過程については古くから調査されてきたが，障害物付近におけるデトネーション遷移過程については局所的かつ超高速で生じることから十分明らかにされていない。本研究では，超高速度ビデオカメラによる可視化観察およびイオンプローブを用いて火炎の位置を検出しており，可燃性気体の着火によって生じた圧縮波が障害物で回折することにより渦を形成すること，渦に火炎が巻き込まれて伝播することにより障害物背後に未燃の気体ポケットを形成すること，回折した火炎が障害物方向に伝播すること過程でCJデトネーション波の伝播速度に相当する速度まで加速されることを明らかにした。