二成分燃料ー酸素混合気のデトネ-ション波発生と計測に関する研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03238103
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 新岡 嵩 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90208108)
• 研究分担者: 塚本 達郎 東京商船大学, 商船学部, 講師 (50207346) ; 小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (30170343) ; 三谷 徹 航空宇宙技術研究所, 角田支所, 研究室長
• キーワード: デトネ-ション / 混合燃料 / 強いデフラグレ-ション / 誘導距離

研究概要

反応性の異なる二成分混合燃料のデトネ-ションに関して、デトネ-ション伝播速度の計測法、混合割合によるその変化、およびデトネ-ション発生限界等を調べている。昨年度考案したフォトダイオ-ドによるデトネ-ション波検出方法によって、伝播速度を比較的容易に求めることができるようになったので、本年は、特に発生のメカニズムを混合燃料の混合割合の変化による伝播速度の変化から調べることを試みた。
デトネ-ションは、乱流燃焼から出発するので、スパイラルによって乱流燃焼を助長し、容易に遷移ならしめているが、このスパイラルを出た直後の伝播速度の挙動を詳しく測定した。用いた円管は内径10mm、全長7mである。スパイラルは巻径9mm、ピッチ1.25cmで、スパイラル部は管端から60cmである。
プロパン/水素と空気の混合気について、スパイラル部を出たときに定常伝播に達しているものは、その後も一定の伝播速度(1800〜2000m/sec)で伝播しているが、スパイラル部を出るとき、概ね500m/sec以下であればデトネ-ションへは還移しない。その中間の場合が極めて複雑である。一度に1800〜2000m/secのデトネ-ションに達するものもあるが、混合比によって、伝播速度が振動しながらデトネ-ションへ達する。
振動を始めたものは必らずデトネ-ション速度に達するか、オ-バ-シュ-ト-する。スパイラル出口直後の挙動の再現性は極めて良いが、距離と共に再現性はくずれる。これらの挙動を基に、混合割合との関係及びそのメカニズムについて分析を進めた。更に、一次元デトネ-ション波速度の計算を進め、実験との比較検討も行った。

研究成果

• [文献書誌] 滝田 謙一,塚本 達郎,長谷川 進,新岡 嵩: "二成分混合燃料におけるデトネ-ション" 日本機械学会東北支部秋田地方講演会講演論文集. No.911ー2. 147-149 (1991)
• [文献書誌] 新岡 嵩: "多成分混合燃料の燃焼速度簡易解法" 日本機械学会東北支部秋田地方講演会講演論文集. No.911ー2. 144-146 (1991)
• [文献書誌] 新岡 嵩: "多成分混合燃料の燃焼速度簡易解法" 東北大学流体科学研究所報告. 2. 67-80 (1991)
• [文献書誌] 武井 勝,塚本 達郎,新岡 嵩: "高温雰囲気における二成分燃料液滴の着火実験" 日本機械学会論文集(B編). 58. 576-581 (1992)
• [文献書誌] 滝田 謙一,塚本 達郎,長谷川 進,新岡 嵩: "水素/炭化水素混合燃料のデトネ-ション" 衝撃波シンポジウム講演論文集. 171-176 (1992)
• [文献書誌] 滝田 謙一,塚本 達郎,長谷川 進,新岡 嵩: "水素/炭化水素混合燃料のデトネ-ション" 日本機械学会論文集.
• [文献書誌] 新岡 嵩: "燃えるーロ-ソクからロケットまでの燃焼ー" オ-ム社, 150 (1992)