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爆轟遷移の検証計算#

爆轟遷移 (Deflagration to Detonation Transition, DDT) に関する検証計算を行いました。

キーワード#

水素爆発、爆轟、 デトネーション 、爆燃、火炎、燃焼、乱流燃焼、超音速燃焼、空気水素系、G方程式、DDT、層流火炎速度、乱流火炎速度、着火遅れ時間

計算手法[1]#

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検証計算に適用した形状モデルの概要[1]#

全長5.4m、高さH=60mm、障害物間の距離S=300mm、障害物の高さh=12mm、 障害物の厚み12mm、最後の障害物の位置はx=2.05m

空気に対して水素濃度25%で点火した場合のDDTの可視化#

温度分布によるDDTの可視化#

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  • 上から下への順で各時刻の温度分布を時系列で可視化している
  • Ettner[1]の手法に倣って予め作成された着火遅れ時間のデータベースを用いることにより、格子サイズは4mmと非常に粗いにも拘らず、層流火炎から乱流火炎を経て爆轟へ遷移する様子を再現することが確認された
  • 爆轟へ遷移した後は、3000K以上の温度を有した爆轟波が右に向かって伝播している様子が見てとれる

圧力分布によるDDTの可視化#

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  • 爆轟波へ遷移後に、12気圧以上の背後圧を有しながら衝撃波(爆轟波)が右へ伝播する様子が見てとれる
  • この手法はさらに大きな建造物の長さスケールに対しても有効な手法である

文献#

[1] Ettner, F, Vollmer, K. G., and Sattelmayer, T., “I Numerical Simulation of the Deflagration-to-Detonation Transition in Inhomogeneous Mixtures,” J. Combustion, Vol. 2014,(2014).

関連ページ#