2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25420849
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
石井 一洋 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20251754)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片岡 秀文 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10548241)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 推進 / エンジン / デトネーション / 衝撃波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、これまでの旋回混合型燃焼器に加えて、燃料を燃焼器外周に設けたスリットから供給する全周スリット型燃焼器を用いて、点火・方法ならびに燃料・酸化剤の供給条件が、回転デトネーション成立に及ぼす影響を調べた。
点火については、1) 燃焼器側壁に点火プラグを設けた火花放電による直接点火、2) 内径約4 mm、長さ150 mmのステンレス製イニシエータを燃焼器に取り付け、イニシエータ内部で予めDDTを発生させるデトネーション駆動、の両者を行った。
全周スリット型供給部では、供給部最小流路径を変化させることで、気体の供給量および流速を圧力とは独立に制御することができる。本実験では全周スリット幅を0.4 mmとして水素を供給し、直径1 mmの72個のオリフィスから酸素を供給した。水素および酸素の初期圧力は600 kPa～1100 kPaまで変化させ，当量比1.1付近となる条件で実験を行った。
火花放電による直接点火では、燃焼ガスのピーク圧力は約0.33 MPaであり、その後の圧力上昇は見られず、回転デトネーションの起動はできなかった。イニシエータを用いた場合、イニシエータへの混合気供給圧力が500 kPa以上で、数回の回転デトネーションが得られた。以後の実験では、すべてRDE起動にイニシエータを用いた。
旋回混合型のRDE燃焼器では、6箇所のみの酸素供給により円周方向に混合気の濃度不均一が生じ、回転デトネーションの継続が困難であった。次に、全周スリット型のRDE燃焼器を用いた場合では、は二つのデトネーション波が同方向に伝播しているモードが表れた。このときの波面速度は約1600 m/sであり、C-J速度2750 m/sの約6割程度であるが、周期的な圧力波形と併せて回転デトネーションが実現されていることがわかった。回転デトネーションが安定伝播したときの燃焼器内の未燃ガス平均流速は203 m/sであり、これお226 m/s以上としたときはデトネーションが下流側に流されて定在することはなかった。
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