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Estimation of Burned-Gas Total Pressure using Reflective Shuttling Detonation Combustor

使用反射穿梭爆震燃烧室估算燃烧气体总压力

基本信息

批准号：
20H02349
负责人：
松岡健
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

極超音速燃焼波（デトネーション波）を用いた推進エンジンは、超高速燃焼による燃焼器の小型化、高い理論熱効率、衝撃波断熱圧縮による圧縮機簡素化を実現する、革新的推進エンジンである。現在までにデトネーション燃焼による圧力ゲイン（酸化剤全圧よりもデトネーションによって燃焼した既燃ガスの全圧が上回ること）は実験的に確認されていない。本研究の最終目的は、既燃ガス全圧を高精度に評価し、圧力ゲインを阻害するメカニズムを明らかにすることである。当該年度は、回転デトネーションエンジン（RDE）におけるデトネーション波マッハ数（圧力ゲインを支配するデトネーション波強さの指標）を調査した。外径60mmの二重円環形状の燃焼器を用い、燃料としてエチレン、酸化剤として酸素を使用した。デトネーション波が伝播するインジェクタ面（燃焼器底部）付近に高応答圧力センサをフラッシュマウントし、推進剤質量流束を変化させた。また、燃焼器出口側を高速度カメラで撮影し、回転伝播するデトネーション波の伝播速度を測定した。実験の結果、推進剤質量流束の増加に伴いデトネーション波伝播速度が微増した。しかしながら、デトネーション波通過前後の圧力差は低下した。また、逆流量の指標であるインジェクタ流体力学的閉塞率は減少した。この結果は、デトネーション波伝播速度が増加しても、デトネーション波マッハ数（伝播速度/混合気音速）が低下していることを示唆している。また、マッハ数減少の原因として、デトネーション波前面でのデフラグレーション燃焼が重要であることを示した（Noda et al., Acta Astronautica, 2023）。

Hypersonic combustion wave (hypersonic combustion wave) is used in the propulsion system. Ultra-high speed combustion, miniaturization of combustor, high theoretical heat efficiency, simplified compression of shock wave heat and pressure reduction are realized. Innovative propulsion system is also realized. Now the pressure of the combustion process is determined by the reaction pressure of the acidizing agent. The ultimate goal of this study is to improve the accuracy of the evaluation of pressure and resistance. When the year is over, the number of return events (RDEs)(indicators of the intensity of pressure events) will be investigated. 60mm outer diameter and double ring shape burner for use, fuel, acid, etc. The high-pressure center is supported by the high-pressure sensor near the infrared surface (bottom of the burner) where the infrared waves are transmitted, and the propellant mass flow is changed. The high velocity of the combustion chamber at the exit of the combustor was measured. As a result, the propellant mass flux increases with the propagation velocity of the propellant wave increasing slightly. The pressure difference between the front and back of the wave is low. The index of inverse flow rate is decreased. As a result, the propagation velocity of the wave increases, and the propagation velocity/mixing velocity decreases. The reasons for the decrease in the number of carbon atoms are shown in Noda et al., Acta Astronautica, 2023）。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

矩形反射往復型デトネーションエンジンの推進性能評価

矩形反射往复式爆震发动机推进性能评估

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. Yamaguchi;T. Taguchi;K. Matsuoka;A. Kawasaki;J. Kasahara;H. Watanabe;A. Matsuo;田口知哉，松岡健，川崎央，渡部広吾輝，伊東山登，笠原次郎
通讯作者：
田口知哉，松岡健，川崎央，渡部広吾輝，伊東山登，笠原次郎

Investigation of combustion modes and pressure of reflective shuttling detonation combustor

反射式穿梭爆轰燃烧室燃烧方式及压力研究

DOI：
10.1016/j.proci.2020.07.064
发表时间：
2021
期刊：
Proceedings of the Combustion Institute
影响因子：
3.4
作者：
Yamaguchi Masato;Taguchi Tomoya;Matsuoka Ken;Kawasaki Akira;Kasahara Jiro;Watanabe Hiroaki;Matsuo Akiko
通讯作者：
Matsuo Akiko

研究代表者の研究業績

首席研究员研究成果