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Study on ignition mechanism in microgravity: For improvement of spacecraft fire safety

微重力点火机理研究：提高航天器防火安全

基本信息

批准号：
17J01079
负责人：
小林芳成
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，通常重力環境（1g）と微小重力環境（μg）において可燃性混合気の点火実験を行い，点火現象に及ぼす重力の影響を調査するものである．これまで，航空機による微小重力実験により，μgでは最小点火エネルギー（MIE）が低下することを明らかにした．また，火炎核が成長する過程において，特に燃料希薄混合気の場合，1gでは火炎核下部が浮力の影響により消炎する傾向を確認した．航空機実験は実験回数に限りがあるため，これまでの実験結果では重力影響を定量的に評価することが難しい．そこで本年度は簡易落下塔を構築し，それを用いて微小重力点火実験を行った．静止混合気の点火実験では，これまでに得た実験結果と同様，μgではMIEが低下することが明らかとなった．その低下量は，燃料が希薄になるほど増加する傾向にあった．これは，燃料が希薄になるにつれて燃焼速度が低下するため，μgにおける浮力抑制の影響が相対的に大きくなるためだと推察される．流動混合気の点火実験では，MIEが流速に大きく依存することが明らかとなった．50cm/s以下の低流速では，流速の増加と伴にMIEは低下したが，それ以上に流速を増加させると流速に比例してMIEは増加した．これは，重力レベルに依らず，1gとμgの両方で確認された．低流速では，火炎核に未燃の混合気が供給されるため，燃焼が促進されMIEが低下したと考えられる．一方で，流速の増加は火炎核から周囲への熱損失の増加と等価であるため，ある流速以上では未燃混合気の供給効果よりも熱損失の影響が勝り，MIEが増加したと推察される．以上，本年度は落下塔を用いて静止混合気と流動混合気の微小重力点火実験を行い，上記に述べた結果が得られた．今後は，数値解析やスケール解析などにより，実験では特定することが困難な物理量を評価し，重力そして流動の影響をより詳細に調査，解明する．

This study investigates the ignition behavior of flammable mixtures in normal gravity environment (1g) and microgravity environment (μg). For example, the aircraft is equipped with microgravity, μg, minimum ignition (MIE), and low light. In the process of fire nucleus growth, especially in the case of fuel mixture, the tendency of buoyancy in the lower part of fire nucleus was confirmed. The number of times an aircraft can fly is limited, and the result is a quantitative evaluation of the gravity effect. This year's simple drop tower was built using microgravity. The static mixture is ignited, and the result is the same, μg is the MIE is low. Low fuel consumption increases. The fuel is expected to burn at a low rate, and the effect of buoyancy suppression on the fuel is expected to increase. MIE increases with flow velocity at low velocities below.50 cm/s, and MIE decreases with flow velocity at high velocities above. The gravity of the earth is determined by the gravity of the earth. The gravity of the earth is determined by the gravity of the earth. Low flow rate, flame core unburned mixed gas supply, combustion promotion MIE low flow rate. In one direction, the flow rate increases, the heat loss increases, and the MIE increases. The above mentioned results were obtained by using static mixing and microgravity ignition in the falling tower. In the future, numerical value analysis, numerical value analysis, numerical value