| 研究課題/領域番号 |
21K03870
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
小原 哲郎 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (80241917)
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| 研究分担者 |
石井 一洋 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (20251754)
前田 慎市 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60709319)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | Detonation wave / Deflagration wave / Detonation transition / Obstacle / デフラグレーション / デトネーション / デトネーション遷移 / 障害物 / デトネーション波 / デフラグレーション波 / DDT過程 / 高速火炎 / DDT / 遷移現象 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，「水素－酸素といった予混合気体を点火することにより生じた火炎が障害物と干渉することによって如何にして超音速で伝播するデトネーション波に遷移するのか？」という基本的なメカニズムを明らかにすることを目的としている。このため，実験と数値シミュレーションを行って両者を比較することにより，研究目的の達成を計る計画である。最終的には，障害物の設置位置および高さ，予混合気体の初期圧力といった条件を種々変化させ，超高速度ビデオカメラを駆使することによりえられた可視化動画および数値シミュレーション結果を比較することにより，点火から短い距離でDDTを引き起こす条件を明らかにすることを計画している。
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| 研究成果の概要 |
可燃性の予混合気体中を伝播する燃焼波はデフラグレーション波とデトネーション波に大別することができるが，障害物上でデフラグレーション波がデトネーション波に遷移する過程について実験的に調査した。まず，デトネーション管内に単一の障害物を設置し，障害物上の周りで生じるデトネーション遷移過程について，シュリーレン光学系を用いた可視化観察実験を行った。次に，障害物背後における火炎の伝播過程を明らかにするため，28個のイオンプローブを底面に設置し，イオンプローブからの信号を記録することにより，障害物背後ではChapman-Jouguetデトネーション速度に相当する速度で火炎が伝播していることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
障害物上でデフラグレーション波がデトネーション波に遷移する過程については古くから調査されてきたが，障害物付近におけるデトネーション遷移過程については局所的かつ超高速で生じることから十分明らかにされていない。本研究では，超高速度ビデオカメラによる可視化観察およびイオンプローブを用いて火炎の位置を検出しており，可燃性気体の着火によって生じた圧縮波が障害物で回折することにより渦を形成すること，渦に火炎が巻き込まれて伝播することにより障害物背後に未燃の気体ポケットを形成すること，回折した火炎が障害物方向に伝播すること過程でCJデトネーション波の伝播速度に相当する速度まで加速されることを明らかにした。
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