炉心溶融により生じる水素デトネーションの基礎的研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11695043
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 坪井 孝夫 横浜国立大学, 工学部, 教授 (70017937)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 一洋 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (20251754) ; 三宅 淳巳 横浜国立大学, 工学部, 講師 (60174140) ; 小川 輝繁 横浜国立大学, 工学部, 教授 (50017935) ; 宇高 義郎 横浜国立大学, 工学部, 教授 (50114856)
• Keywords: デトネーション / デフラグレーション / DDT / 衝撃波 / 燃焼波 / 水素混合気

Research Abstract

炉心溶融時に生ずる水素-空気混合気のデトネーションに関して、本年度は主として下記の研究を行った。
1.デフラグレーションからデトネーションヘの遷移
2.狭い間隙中を伝播するデトネーションの挙動
3.伝播限界圧力付近のデトネーションの挙動
1の研究は、水素-空気混合気が燃焼開始後に複雑な構造物内を火炎伝播することによる局所圧力上昇、ならびにそれによるデトネーションヘの遷移(DDT)を実験的に模擬するものである。条件を簡単にするため円管内にオリフィスを設けそこを通過する噴流火炎による衝撃波の生成を確認した。2の研究は、発生したデトネーションが構造物間を伝播する際の挙動を調べたものであり、間隙長と伝播速度の関係を明らかにするとともに、セルサイズより間隙長が十分小さい場合には大幅な速度変動が生ずることがわかった。3の研究は、伝播限界条件付近におけるデトネーションの不安定性を実験的に調べたもので、デトネーションを構成する衝撃波面と反応面との分離、反応面の加速、デトネーション波面の再形成、といったの過程の繰り返しにより大幅な速度変動が引き起こされ、ある初期圧力の範囲内で上述の不安定性が生ずることが分かった。
また、上記研究の遂行にあたり平成11年9月より約3ヶ月間アーヘン工科大学助手Arne Schmidを横浜国立大学に招聘し、上記1の実験装置製作および実験を行った。さらに、平成12年1月に研究分担者である三宅淳巳および石井一洋がアーヘン工科大学衝撃波研究所を訪れ、上記2、3の研究成果の交換および今後の研究計画に関する打ち合わせを行った。

Research Products

• [Publications] 清水 陽: "狭い間隙を伝播するデトネーション"第37回燃焼シンポジウム講演論文集. 261-262 (1999)
• [Publications] 清水 陽: "デトネーション伝播速度と間隙幅の関係"平成11年度衝撃波シンポジウム. (発表予定). (2000)
• [Publications] B.L.Wang: "Studies of self-ignition characteristics in H2-air-steam mixtures"17th International Colloquium on th Dynamics of Explosions and Reactive Systems 17th ICDERS. (1999)