| 研究実績の概要 |
既存燃焼サイクルで最高の理論熱効率と高速燃焼による燃焼器の小型化を実現するデトネーションエンジン（DE）の実現に向けて，本研究は，燃焼器全長で決定する気体力学的上限周波数でのパルスデトネーションサイクル（PDC）を実現することが目的である．具体的には，（１）レーザー点火によるデトネーション遷移時間・距離の最小化および（２）液体燃料気液相転移現象を利用したパージ物質レスの理想的なPDCの実現である．
（１）に関して、点火用レーザー光学系（パルス幅5ns/最大エネルギー200mJ）を構築した。エチレン‐酸素静止予混合気を用いたレーザー点火可視化実験を実施した。その結果、レーザーブレイクダウン時に発生し燃焼器壁面で反射した衝撃波と火炎との干渉により火炎面が乱され火炎伝播速度が加速しデトネーション波への遷移した（Sato et al., ICDERS 2019）。本成果により、レーザー点火特有の強い衝撃波と火炎の干渉がデトネーション遷移過程に有効であることが示された。今後は直接起爆に必要なエネルギーを1桁低減する手法を模索する予定である。
（２）に関して、高応答ピエゾインジェクタによるエチレン液滴噴霧、PDCにおける高密度混合気充填、1916HzのPDC作動を実証した（Matsuoka et al., Combustion and Flame 2019）。加えて、DE共通の問題である高圧既燃ガスの逆流過程の可視化及びモデル化に成功し（Kubota et al., Combustion Science and Technology, 2018）、最適な液滴噴霧タイミング検討の見通しが立った。今後は、PDCのみならず、回転デトネーションサイクルや本研究で新たに提案した反射往復型デトネーションサイクルにおいてその有用性を実験的に確認する。
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