2017 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism and application of blast-wave mitigation using water
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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 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 企画本部, 総括主幹 (20357677)
杉山 勇太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30711949)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 爆薬 / 爆発影響 / 爆風 / 水 / 低減 / 地下式火薬庫 / 小スケール実験 / 数値解析 |
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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，低減化のメカニ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。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．本年度までの成果（１）縮小モデルを用いた可視化実験：地下式火薬庫を模擬した縮小モデル（透明樹脂製角管）を製作し，内部でアジ化鉛100mgを爆発させ，状況を高速度カメラで記録し，爆点に比較的近い管内部，および外部での圧力履歴を計測する実験を行った。特に管内の水配置をパラメータとして実験を行い，爆薬の真下に配置した水が，爆風圧低減に大きな役割を果たしていることを見出した。ただし，衝撃インピーダンスは低減に大きな影響を与えないという結論を得た。また，新たに爆点近傍の状況を高速度カメラで撮影する手法を開発し，爆発直後の水と爆発の相互作用の状況を観察した。さらに，実用化を念頭に置き，袋入りの水を設置することによっても爆風低減効果が得られることを明らかにした。
（２）数値解析コードの改良，実験データの解釈：これまでに開発してきた手法を用い，本年度実施した実験の数値解析を行い，空気と水の間でのエネルギー交換量を定量的に検討することで爆風圧低減の要因を検討した。爆発直後に空気と水との界面で大きなエネルギー交換が行われ，水の内部エネルギーが増加することが爆風圧低減の要因であることが示された。
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