2011 Fiscal Year Annual Research Report
高周波数パルスデトネーション燃焼器をガスタービンエンジンに活かすための基礎工学
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23360379
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
遠藤 琢磨 広島大学, 大学院・工学研究院, 教授 (00211780)
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| Keywords | デトネーション / パルス燃焼 / タービン / 溶射 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、パルスデトネーション(PD)技術をガスタービンエンジンの分野で実用化することであり、特に、(1)PD燃焼器をガスタービンエンジンの燃焼器として活用すること、および(2)PD燃焼器を溶射用熱源として活用することを目指している。本年度は、上記(1)に関し、水冷系を改良することで運転周波数60Hzで10分間の連続運転を達成し、定常運転時の熱効率約10%を得た。また、タービンの等エントロピー効率を測定し、パルスデトネーションで駆動するタービンの等エントロピー効率が定常流でタービンを駆動する場合のそれとほとんど同じで、共に約60%であることを実験的に見出した。今後の課題としては、熱損失を低減させるために冷却系の最適化、およびもっと等エントロピー効率が高いタービンを用いた実験の必要性が明らかとなった。上記(2)に関しては、ロボットアームに取り付け可能な内径10mm、長さ350mmの小型PD燃焼器(水冷なし)を試作し、その動作特性を実験的に調べた。その結果、周波数250Hzでのパルスデトネーション動作を達成した。また、運転周波数250Hzで動作しているPD燃焼器に溶射材であるCoNiCrAlY(合金)粉末を導入し、20秒間連続動作させ、安定に動作することを確認した。さらに、合金粉末導入位置を調整することにより、酸化物度検出眼界(0.2%)以下、気孔率1.0%の溶射皮膜を得た。その際の飛行中の粉末表面温度が2000℃を超えていることも確認でき、合金粉末の融点である約1340℃よりも十分に高いことがわかった。
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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
パルスデトネーション(PD)燃焼器によるタービン駆動に関しては、水冷系の整備により10分単位の連続動作が可能となり、定常出力の測定が可能となった。また、PD燃焼器による溶射に関しては、PD燃焼器の小型化とその燃焼器による皮膜溶射が達成された。これらにより、技術を最適化するための基盤が確立された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、パルスデトネーション(PD)燃焼器によるタービン駆動および溶射に関し、様々なパラメータを最適化し、技術を実用化するための基礎工学的知見を確立してゆく。
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[Presentation] Moving-Component-Free-Pulse-Detonation Combustors and Their Use in Ground Applications2011
Author(s)
T.Endo, A.Susa, T.Akitomo, T.Okamoto, K.Kanekiyo, Y.Sakaguchi, H.Yokoyama, S.Kato, A.Mitsunobu, T.Takahashi, T.Hanafusa, S.Munehiro
Organizer
The 23rd International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
Place of Presentation
University of California, Irvine, USA
Year and Date
2011-07-26
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