課題 デトネーションについての研究 背景 　デトネーション波は圧力や温度などの熱力学的状態の急激な上昇を伴う超音速燃焼波である．高速な特性によって，デトネーション波を利用して燃焼機関の熱効率を向上することが期待できる．一方，デトネーションが起きれば，可燃性気体の爆発事故の印刻化になる可能性がある．よって，デトネーション開始と伝播のメカニズムを解明することが非常に重要だと考えられる． Figure 1. Pulse detonation engine.　 ※遠藤琢磨　八房智顕　滝史郎　笠原次郎　Sci. Tech. Energetic Materials，Vol.65, No.4 2004 　デトネーションを開始るる技術には図２で示すように３つの方法がある．DDT(Deflagration to Detonetion Transition)を用いる方法は，比較的に弱いエネルギー源で可燃混合気を点火して，加速する火炎と生成した衝撃波の相互作用からデトネーションに遷移する方法である．この遷移過程を速く行うことによってエンジンの理論熱効率を上げることが期待できる．遷移距離を短くするために障害物がよく使われている． Figure 2. 3 methods to the onset of detonation.　 ※笠原次郎　松尾亜紀子　遠藤琢磨　日本流体力学会誌，Vol.26， No.3 2007 pp.205-213 目的 　水素空気予混合気のデトネーション助走距離を短縮するために適切な障害物配置を探究する 方法 　実験と数値計算で矩形燃焼管内に高さ 10 mm，幅 10 mm，長さ 30 mm の矩形障害物を設置して，障害物の設置位数を変えて，デトネーション遷移距離を測定する． Figure 3. Experimental appararus.　 　デトネーション過程の可視化については，ハイスピードカメラで火炎の伝播様子を撮影する． 　同時にANSYS Fluentを使って，数値計算を行い，実験結果と比較する．そして，デトネーションの核となる局所爆発前の数マイクロ秒を絞って，温度，圧力などの物理量コンター図を分析することで，局所爆発の発生メカニズムを調べる． 結果 　当量比1，初期圧力 100 kPa の条件において実験と数値計算を行った．点火位置から障害物までの距離ｄによる助走距離変化は下図に示す．縦軸は無次元助走距離を示す．遠い位置における障害物が助走距離への安定的な短縮効果が確認された． Figure 4. Run-up distance compared between experimental and numerical results.　 　数値計算の結果から，局所爆発のメカニズムは火炎の不安定性によるもの，と圧力波の干渉によるものが見られた． Figure 5. Local explosion triggered by instability of flame front.　 Figure 6. Local explosion triggered by adiabatic compression.