パルスデトネーションエンジン(PDE)の開発を目指した基礎研究

旨在开发脉冲爆震发动机（PDE）的基础研究

• 批准号: 13750134
• 负责人: 小原 哲郎
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750134/
• 关键词: パルスデトネーションエンジン; デトネーション; 燃焼; デトネーション遷移距離; 酸素・水素

パルスデトネーションエンジン(PDE)は,これまでのジェットエンジンの構造と大きく異なる.すなわち,PDEではエンジン筒内に燃料と酸化剤をパルス状に噴射させて,混合気を着火しデトネーション波を発生させ既燃気体をノズルによって噴射し推力を得るのが基本原理である.しかしながら,PDEはまだ構想あるいは試験段階にあり,実用化するには至っていない.そこで,申請者はPDEの開発に必要な基礎データを得ることを研究目的とし,本研究課題を遂行した.まず,研究の初年度において,PDEの試作機を構築し,実験を開始した.本年度においては系統的に実験を進め,主に以下の知見が得られた.(1)本装置におけるデフラグレーション波からデトネーション波への遷移過程(DDT過程)では,混合気の点火位置を管端より下流の側壁上で行うことで上流と下流へ伝ぱする2つのデトネーション波を生成し,特にスラスト壁付近で生じる過大デトネーションは点火位置から非常に短距離で生じることを明らかにした.(2)筒内に噴射するした際の混合気の初期圧力や当量比の影響について調べ,燃焼後の圧力変化について明らかにした.また,量論混合比においてDDT過程への短縮効果が大きいことを明らかにした.(3)本装置により作動周波数50Hzまでのパルス作動が可能なことを明らかにした.また,得られる比推力は作動周波数によらず一定となること,すなわち推力がサイクル速度に比例して増加することを明らかにした.(4)エンジン筒内に挿入する内部障害物はデトネーション波の伝ぱ持続性を高め比推力が増加すること,また管の長さの増加はノズルのように作用し比推力を増加できることが明らかとなった.

The structure of PDE is different from that of PDE. The basic principles of fuel injection and thrust generation in PDE are discussed. In the end, the PDE will not be able to predict the future. The applicant has the necessary foundation for PDE development, and the purpose of this research is to carry out this research project. During the first year of the study,PDE's test machine was constructed and the project began. This year, the system has been improved, and the following knowledge has been obtained. (1)In this device, the process of wave migration (DDT process) is to generate mixed gas at the ignition position at the end of the tube, at the downstream side wall, at the upstream side wall, at the downstream side wall, at the upstream side wall, at the downstream side wall, at the ignition position at the very short distance. (2)The influence of initial pressure and equivalence ratio of mixed gas during injection in cylinder is adjusted, and the pressure change after combustion is adjusted. In addition, the quantitative mixing ratio of DDT process is reduced. (3)The device operates at a frequency of 50Hz, and the device operates at a frequency of 50Hz. For example, if you want to increase the speed of the engine, you can increase the speed of the engine. (4)The internal barrier of the tube increases the resistance of the wave to the increase of the specific thrust.

项目成果

Obara T., Ohyagi S., Ariga Y., Cai P.: "A Study on the Reflection of a Diffracted Shock Wave"Proc. of the 23rd Int. Symp. on Shock Waves (Ed. Frank K. Lu). 1282-1289 (2002)

Obara T.、Ohyagi S.、Ariga Y.、Cai P.：“衍射冲击波反射的研究”Proc。

Yamanaka A., Ariga Y., Obara T., Cai P., Ohyagi S.: "Study on Performance of Detonation-Driven Shock Tube"JSME International Journal. (掲載可,印刷中). (2002)

Yamanaka A.、Ariga Y.、Obara T.、Cai P.、Ohyagi S.：“爆炸驱动激波管性能研究”JSME 国际期刊（可出版，印刷中）。

大八木 重治, 小原 哲郎, 吉橋 照夫, 皆川 隆志, 桜井 毅司: "水素空気パルスデトネーションエンジンの基礎実験"第33回流体力学講演会講演集. 29-32 (2001)

Shigeharu Oyagi，Tetsuro Ohara，Teruo Yoshihashi，Takashi Minakawa，Takeshi Sakurai：“氢-空气脉冲爆震发动机的基本实验”第33届流体力学会议论文集29-32（2001）。

小原 哲郎, 大八木 重治, 有賀 洋介, 加藤 肇: "開放端から放出された衝撃波に関する実験と数値シミュレーション"日本機械学会論文集(B編). 68・668. 1036-1043 (2002)

Tetsuro Ohara、Shigeharu Oyagi、Yosuke Ariga、Hajime Kato：“开放端发出的冲击波的实验和数值模拟”，日本机械工程学会会刊（B 版）68・668（2002 年）。

Obara T., Ohyagi S., Katoh H., Kim T.-H.: "A Study on the Reflection of a Diffracted Shock Wave -Evaluation of maximum pressure behind reflected shock wave-"Proc. 10th International Symposium on Flow Visualization. (CD-ROM). (2002)

Obara T.、Ohyagi S.、Katoh H.、Kim T.-H.：“衍射冲击波反射的研究 - 反射冲击波背后最大压力的评估 -”Proc。