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Study on ignition mechanism in microgravity: For improvement of spacecraft fire safety

Research Project

Project/Area Number 17J01079
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

小林 芳成  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords微小重力環境 / レーザ誘起火花点火 / 最小点火エネルギー / 火炎核成長過程 / 局所消炎 / 重力 / 浮力
Outline of Annual Research Achievements

本研究は,通常重力環境(1g)と微小重力環境(μg)において可燃性混合気の点火実験を行い,点火現象に及ぼす重力の影響を調査するものである.これまで,航空機による微小重力実験により,μgでは最小点火エネルギー(MIE)が低下することを明らかにした.また,火炎核が成長する過程において,特に燃料希薄混合気の場合,1gでは火炎核下部が浮力の影響により消炎する傾向を確認した.航空機実験は実験回数に限りがあるため,これまでの実験結果では重力影響を定量的に評価することが難しい.そこで本年度は簡易落下塔を構築し,それを用いて微小重力点火実験を行った.
静止混合気の点火実験では,これまでに得た実験結果と同様,μgではMIEが低下することが明らかとなった.その低下量は,燃料が希薄になるほど増加する傾向にあった.これは,燃料が希薄になるにつれて燃焼速度が低下するため,μgにおける浮力抑制の影響が相対的に大きくなるためだと推察される.流動混合気の点火実験では,MIEが流速に大きく依存することが明らかとなった.50cm/s以下の低流速では,流速の増加と伴にMIEは低下したが,それ以上に流速を増加させると流速に比例してMIEは増加した.これは,重力レベルに依らず,1gとμgの両方で確認された.低流速では,火炎核に未燃の混合気が供給されるため,燃焼が促進されMIEが低下したと考えられる.一方で,流速の増加は火炎核から周囲への熱損失の増加と等価であるため,ある流速以上では未燃混合気の供給効果よりも熱損失の影響が勝り,MIEが増加したと推察される.
以上,本年度は落下塔を用いて静止混合気と流動混合気の微小重力点火実験を行い,上記に述べた結果が得られた.今後は,数値解析やスケール解析などにより,実験では特定することが困難な物理量を評価し,重力そして流動の影響をより詳細に調査,解明する.

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2018 2017

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Presentation] Laser-induced spark ignition for DME-air mixtures with low velocity2018

    • Author(s)
      Yoshinari Kobayashi, Shinji Nakaya, Mitsuhiro Tsue
    • Organizer
      37th International Symposium on Combustion
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Laser piloted ignition of electrical wire in microgravity2018

    • Author(s)
      Yoshinari Kobayashi, Yusuke Konno, Xinyan Huang, Shinji Nakaya, Mitsuhiro Tsue, Nozomu Hashimoto, Osamu Fujita, Carlos Fernandez-Pello
    • Organizer
      37th International Symposium on Combustion
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微小重力環境におけるDME-空気混合気の点火挙動および火炎核成長に関する研究2017

    • Author(s)
      小林芳成, 中谷辰爾, 津江光洋
    • Organizer
      第55回燃焼シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental Study on Laser-induced Spark Ignition Behaviors for DME-Air Mixtures under Microgravity2017

    • Author(s)
      Yoshinari Kobayashi, Shinji Nakaya, Mitsuhiro Tsue
    • Organizer
      The Ninth JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference (TFEC9)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微小重力環境における輻射加熱下のポリエチレン被覆導線熱分解ガスの点火挙動2017

    • Author(s)
      小林芳成, 金野佑亮, Xinyan Huang, 中谷辰爾, 津江光洋, 橋本望, 藤田修, Carlos Fernandez-Pello
    • Organizer
      第29回日本マイクログラビティ応用学会学術講演会(JASMAC-29)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Laser-induced Spark Ignition for DME-air Mixtures under Microgravity2017

    • Author(s)
      Yoshinari Kobayashi
    • Organizer
      31st International Symposium on Space Technology and Science (31st ISTS)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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