2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25420134
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
北川 一敬 愛知工業大学, 工学部, 教授 (50278230)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 清伸 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (80536748)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 水中爆発の減衰 / 爆発環境緩和技術 / 水中爆発の軽減 / 水中衝撃波 / 衝撃波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然災害，火山噴火，爆発事故，テロによって生じる衝撃波の被害は甚大であり，被害予測，対策，減災と損傷規模縮小は重要な安全管理項目である．現在，水中衝撃波の理工医学利用や海底掘削技術への技術応用，水中爆発で発生する気泡運動の数値解析，燃料タンク内で発生した爆発の過剰圧減衰効果の調査研究や物体近傍の爆発ガスの変形挙動も調査されている．本研究目的は，水中爆発で発生した衝撃波，水流ジェット，爆発生成ガス運動を可変空隙媒体によって抑制し，過剰圧，衝撃力の減衰と物体損傷規模の縮小にかかる軽減効果の解明である．本研究では，水面近傍に凹凸形状の剛体壁と空隙フォームを模擬構造体と見立てて設置し，水中爆発によって出来る衝撃波の伝播・反射・回折や爆発ガスの変形挙動が構造体に及ぼす影響を調べ，以下の結果を得た．
１．凹凸剛体壁と凹凸空隙フォームのガスバブルの最大直径を比較すると，縦:3.4%，横:4.5% 小さくなり，半円形状は凹凸形状に比べ爆発生成ガスの膨張を抑制する．
２．爆発生成ガスとフォーム表面で繰り返し衝撃波が反射するため爆発生成ガス上面に連続して膨張波が干渉するので上面の収縮が速くなった．
３．凹凸空隙フォームではポリウレタンフォームの音響インピーダンスの影響によって，剛体壁と逆向き(下向き)の水流ジェットが発生する．フォーム面で反射した波は，媒体の音響インピーダンスによって，膨張波はガスバブル内で圧縮波に変わる．このことがガスバブルの膨張抑制に関係した．
４．凹凸空隙フォームを設置した場合，水流ジェットと二次衝撃波の過剰圧の最大値が減衰される．
５．PIV計測により半円形状と凹凸形状のFoam80では水流ジェット発生時に約-5m/sの速度が下向きに発生する事を確認した．
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