2002 Fiscal Year Annual Research Report
爆燃波駆動衝撃波から爆轟波への遷移に関する動力学的研究
Project/Area Number |
02F00671
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
STURTZER Michel Olivier 東北大学, 流体科学研究所, 外国人特別研究員
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Keywords | デトネーション / プロジェクタイル / DDT / 衝撃波 |
Research Abstract |
爆轟波の構造は従来からデトネーション管や、他の類似した装置を使って研究されてきた。爆轟の前方は、斜め及び垂直方向の衝撃波により構成され、3次元の細胞構造に似た構造で相互作用している。典型的なセルサイズ(λ)は、爆轟が伝播する可燃性混合物の化学誘導の長さ(Li)に比例している(λ=kLi)。壁面の効果を除去するために,3D円錐形の爆轟の構造を研究することにした。この爆発波はデトネーションチャンバーに打ち込まれる高速のプロジェクタイルによって発生される。この研究で使用される反応混合物は化学量論的な組成のH_2/O_2である。 この研究のために,内径290mmで330mmの観測窓が備え付けられているデトネーションチャンバーを設計し組み立てた。視覚化はホログラフィー干渉計法によって行われる。プロジェクタイル慣入及び排出はチャンバーの両側に置かれているマイラーダイヤフラムを通じて行われる。チャンバー全体は閉鎖されたタンクの真空下の置かれ、可燃性の混合物の供給は最高の安全レベルで、遠隔制御された弁によって提供される。チャンバーを横切る,内径15mm,約5gの重量を持つ金属製のプロジェクタイルは8km/sの出力速度を持つように、二段式軽ガス銃を作動した。速度の正確さは約1%であった。H_2/O_2混合物の代りに空気で満たされているチャンバーで試験を行った。実験装置は現在H_2/O_2で作動出来るよう準備している。 実験と平行してプロジェクタイルの最適の幾何学的な変数を定めるために、爆轟のシミュレーションを行っている。プロジェクタイルの角度と速度は発生する爆轟の性質を決定する。明らかなセル構造を形作る機会を最大にするため、爆轟の領域はChapmann-Jouguetの領域に出来る限り近づけている。プロジェクタイルの速度を変えることにより、セル構造は小さく観察されるであろう。対応するLiを定めるために、衝撃波と燃焼領域の末端の間の1次元爆発の構造を決定した。次にそれを円錐爆轟波の終局におけるセル構造と比較する予定である。 この実験は将来的に三次元のデトネーション構造への研究、特に、初期爆薬に含まれる非可燃性粒子によって引き起こされる円錐型衝撃波の影響の研究に拡張される予定である。
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