2014 Fiscal Year Research-status Report
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26350461
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
保前 友高 富山高等専門学校, 商船学科, 教授 (30470032)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 良男 独立行政法人産業技術総合研究所, 安全科学研究部門, 研究員 (20357677)
杉山 勇太 独立行政法人産業技術総合研究所, 安全科学研究部門, 研究員 (30711949)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 爆薬 / 爆発影響 / 爆風 / 低減 / 水 / 小スケール実験 / 数値計算 / 地下式火薬庫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．研究の目的：爆薬の近傍に水を配置して爆発させると周辺の爆風圧が低減化することが知られているが，そのメカニズムは必ずしも理解されているとは言い難い。水を用いた爆風圧低減化技術は，保安技術として大変有効であるが，応用のためには，低減化のメカ二ズムの解明が不可欠である。本研究では，この解明のため，縮小モデルを用いた爆発実験を行う。爆発後の衝撃波，爆発生成物と水の相互作用を調べるため，状況を高速度カメラにより記録し，評価する。また，水の蒸発による爆発のエネルギー吸収を定量的に見積もるため，爆発に伴う水の蒸発量を計測する。その上で，独自の数値解析コードによりデータの解釈を行う。最終的には，使用条件，環境に応じた最適な水の使用方法を提案し，保安に資する。
２．本年度の成果（１）高速度カメラを用いた可視化方法の確立：これまでの研究で水による爆風圧低減効果が大きかった地下式火薬庫モデルを本年度の対象とした。内部を可視化するため，透明の樹脂円管でモデルを作成し，アジ化鉛100mgを爆発させ状況を高速度カメラで記録した。モデル管内に水がある場合，爆発生成物の広がる速度が有意に遅くなることを見出した。
（２）蒸発量計測方法の開発：爆薬の爆発により近傍に設置した水が蒸発する量を評価するための実験容器の基礎的な設計を行った。設計の参考とするため，爆薬近傍の圧力計測実験を行った。ただし，今年度は，実際に蒸発量を計測するまでには至らなかった。
（３）独自に開発した数値解析コードの改良・検証：流体界面（空気と水）における温度差によって移動するエネルギーを定量的に評価可能な数値解析手法の開発を行った。また，本研究専用の計算機を導入して縮小モデル実験の三次元数値解析が実施できる体制を整えた。本手法によって得られた計算結果は，これまでの実験的研究で得られている爆風圧の位置依存性についてほぼ同様な結果が得られた。
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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
高速度カメラを用いた可視化と数値解析コードについては，研究実施計画に従い，おおむね順調に進展している。蒸発量計測については，実際に蒸発量を計測することができず，計画未達であったが，基礎的な設計は完了しており，次年度早々には試験的な実験を行える見込みである。次年度は，この蒸発量計測について優先的に取り組み，遅れを取り戻す予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
高速度カメラを用いた可視化の実験について，当初計画では，軸対象を考慮したモデルを対象とすることにしていたが，本年度有意義なデータが得られた地下式火薬庫モデルに焦点を絞り，より定量的な評価がしやすい角管の縮小モデルを準備し，実験を行うこととする。あわせて，爆点近傍での爆風圧計測を行い，水の有無による爆風挙動の差異を定量的に評価する。
蒸発量計測については，容器の製作を急ぎ，まずは，爆発による蒸発量を評価できるか否かを確認する。その上で，種々の条件下における蒸発量の計測を行い，蒸発により吸収されるエネルギーを見積もる。
数値解析コードについては，昨年度に得た数値解析結果を詳細に検討する。爆風が水に入射することによって獲得する水の運動エネルギーや，水と空気の温度差によって移動するエネルギーを定量的に評価する。これにより爆薬が持つエネルギーが水へ移動する量やそれが活発に起こる時刻から，水による爆風低減メカニズムの主要因を数値解析から検討し，実施すべき実験計画の提案を行う。
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| Causes of Carryover |
旅費については、研究代表者が実験実施のため産業技術総合研究所へ出張する回数が計画より1回程度少なかったこと、2回の出張時の滞在日数が計画よりも少なかったため（いずれも日程調整が不調であったため）である。物品費については、購入予定であった材料や部品について、既に購入済みであったものを使用して実験を行うことができたためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度は、早期の日程確定を心がけ、計画通り出張を伴う実験を実施するとともに、必要な材料や部品を購入し、計画通り使用する予定である。
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