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流路拡大部におけるデトネーションの動力学とそのパルスデトネーション技術への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H03482
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関広島大学

研究代表者

遠藤 琢磨  広島大学, 工学研究科, 教授 (00211780)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワードデトネーション / 拡大流路 / パルス運転 / 溶射 / 高融点セラミックス / 燃焼 / 高速流 / 内燃機関
研究成果の概要

短距離でのデトネーション発生と燃焼器出口の拡大との両立を図り、円筒管からコーン状流路拡大部にデトネーションが伝播する際に流路拡大部をデトネーションが通過できる条件を実験により明らかにした。また、その成果を使ってデトネーション溶射装置の出口直径を従来の10 mmから20, 30 mmに拡げ、装置を改良した。改良された装置は、従来通りの高周波数(100-150 Hz)で安定に動作した。そして実際に溶射実験を行い、それまでは溶射が困難であった高融点セラミックスの溶射ができるようになった。また、既に溶射可能であった物質に関しては、溶射ガン出口と基材との距離を出口径に概ね比例して離せるようになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

デトネーションとは、通常の燃焼よりも高温・高密度・高圧の既燃ガスが生成される特殊な燃焼モードである。本研究では、デトネーションを産業応用するため、流路形状がデトネーション伝播に及ぼす影響についての基礎的な知見を得る研究を行うとともに、実際にその知見を使って溶射装置(コーティング装置の一種)を改良した。装置を改良した結果、高融点セラミックスの溶射能力が飛躍的に向上した。この溶射装置の改良により、デトネーションを利用する溶射装置の小型化が実現され、我が国の産業に役立つものと思われる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] パルスデトネーション溶射2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤琢磨
    • 雑誌名

      日本燃焼学会誌

      巻: 200

    • NAID

      130007854151

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparative study of laser ignition and spark-plug ignition in high-speed flows2018

    • 著者名/発表者名
      Endo Takuma、Kuwamoto Keisuke、Kim Wookyung、Johzaki Tomoyuki、Shimokuri Daisuke、Namba Shin-ichi
    • 雑誌名

      Combustion and Flame

      巻: 191 ページ: 408-416

    • DOI

      10.1016/j.combustflame.2018.01.029

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experiments on laser cleaning of sooted optical windows2018

    • 著者名/発表者名
      Endo Takuma、Okada Kazuki、Ito Yuto、Kim Wookyung、Johzaki Tomoyuki、Namba Shin-ichi
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 号: 36 ページ: 10522-10522

    • DOI

      10.1364/ao.57.010522

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] レーザー点火時のデフラグレーション・デトネーション遷移に関する実験2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤琢磨,桑嶋志門,岡田和城
    • 学会等名
      令和元年度 航空宇宙空力シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] パルスデトネーション装置の溶射能力に対する出口径の影響2020

    • 著者名/発表者名
      川又亮介,箆津輝,金佑勁,城﨑知至,遠藤琢磨,松岡健,花房龍男,大田耕平
    • 学会等名
      2019年度衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Deflagration-to-Detonation Transition in Explosive Gas Ignited by Laser in a Smooth-Wall Cylindrical Tube2019

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, S. Kuwajima, K. Okada, W. Kim, T. Johzaki, D. Shimokuri, A. Miyoshi, and S. Namba
    • 学会等名
      7th Laser Ignition and Giant-microphotonics Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deflagration-to-Detonation Transition in Laser-Ignited Explosive Gas Contained in a Smooth-Wall Tube2019

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, K. Okada, S. Kuwajima, W. Kim, T. Johzaki, D. Shimokuri, A. Miyoshi, and S. Namba
    • 学会等名
      27th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] レーザー点火の位置とエネルギーが管内におけるデフラグレーション・デトネーション遷移に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤琢磨,岡田和城,桑嶋志門,金佑勁,城﨑知至,下栗大右,三好明,難波愼一
    • 学会等名
      第51回流体力学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 障害棒を用いたデフラグレーション・デトネーション遷移の促進2019

    • 著者名/発表者名
      関陽子,井本弘平,小林隆慈,金佑勁,城﨑知至,遠藤琢磨
    • 学会等名
      第51回流体力学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Deflagration-to-Detonation Transition in Laser-Ignited Explosive Gas2019

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, K. Okada, S. Kuwajima, W. Kim, T. Johzaki, D. Shimokuri, A. Miyoshi, and S. Namba
    • 学会等名
      10th International Workshop on Detonation for Propulsion (IWDP2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] レーザー点火がデフラグレーション・デトネーション遷移に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤琢磨,桑嶋志門,岡田和城
    • 学会等名
      平成30年度航空宇宙空力シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] パルスデトネーション溶射における運転周波数と粉体供給速度が溶射能力に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      川又亮介, 望月弘睦, M. IHSAN BIN RADZUAN, 金佑勁, 城﨑知至, 遠藤琢磨, 松岡健, 花房龍男, 大田耕平
    • 学会等名
      平成 30 年度衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Experiments on Laser Cleaning of Sooted Optical Windows2018

    • 著者名/発表者名
      K. Okada, Y. Ito, W. Kim, T. Johzaki, S. Namba, and T. Endo
    • 学会等名
      The 6th Laser Ignition Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 円筒管から発散コーンへのデトネーション伝播2018

    • 著者名/発表者名
      小林隆慈,井本弘平,桑嶋志門,金佑勁,城﨑知至,遠藤琢磨
    • 学会等名
      第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 大出口径高周波数パルスデトネーションガンによるイットリアの溶射2018

    • 著者名/発表者名
      望月弘睦, 高畠汰直, 小久保光成, 金佑勁, 城﨑知至, 遠藤琢磨, 松岡健, 花房龍男, 竹保義博
    • 学会等名
      第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Influence of Laser Ignition on Deflagration-to-Detonation Transition (DDT)2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Endo
    • 学会等名
      2018 International Workshop on Detonation for Propulsion
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] デフラグレーション・デトネーション遷移に対するレーザー点火の影響2018

    • 著者名/発表者名
      桑嶋志門,岡田和城,洪銘遙,金佑勁,城﨑知至,遠藤琢磨,難波愼一,下栗大右
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会西部支部講演会(2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 大出口径パルスデトネーション燃焼器の開発2018

    • 著者名/発表者名
      遠藤琢磨,小久保光成,望月弘睦,高畠汰直,井本弘平,小林隆慈,桑嶋志門,金佑勁,城﨑知至,松岡健
    • 学会等名
      平成29年度航空宇宙空力シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Transit of a detonation wave through a diverging nozzle2017

    • 著者名/発表者名
      K. Imoto, S. Kuwajima, R. Kobayashi, K. Okada, T. Johzaki, W. Kim, and T. Endo
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Energetic Materials and their Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of pulse-detonation spraying gun with expanded exit2017

    • 著者名/発表者名
      H. Mochizuki, K. Kokubo, T. Takabatake, T. Johzaki, W. Kim, T. Endo, K. Matsuoka, Y. Takeyasu, and T. Hanafusa
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Energetic Materials and their Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transit of a detonation wave through a diverging nozzle and its application to a thermal-spray detonation gun2017

    • 著者名/発表者名
      T. Endo
    • 学会等名
      2017 International Workshop on Detonation for Propulsion
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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