音響インピーダンスを考慮した固気液混相多層媒体干渉を用いる新規衝撃波低減手法開発

考虑声阻抗的固-气-液多相多层介质干涉开发新的冲击波消减方法

基本信息

批准号：
21K03849
负责人：
大谷清伸
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、爆発等に伴う衝撃波圧力の被害から人や建築物の防御等に関連する、医学上、工学上重要な研究課題である衝撃波圧力の低減について、音響インピーダンスを考慮した、固体、液体、気体との混相の多層媒体との干渉による新たな衝撃波圧力低減方法の確立を目的としている。この目的のため、令和4年度は多孔質体として難燃性の不織布と、そして多層網媒体に水液滴を付加した固気液混相多層媒体との衝撃波干渉を行い、衝撃波圧力低減に効果的な干渉方法を明らかにするための実験的な検討を行った。微小爆薬の起爆によって発生させた衝撃波を各干渉媒体と干渉させて、衝撃波干渉挙動を高時間・高空間分解能を有する光学可視化計測および干渉後の衝撃波圧力計測の同時計測によって明らかにした。比較的目の細かなメッシュ数の大きい金網を、一部空間を設けて複数枚重ねた多層網媒体に水液滴を付加した場合、衝撃波ピーク過剰圧、伝播速度の値より干渉後の衝撃波は大幅に減衰する結果となった。しかし、網からの反射衝撃波が強くなり、起爆点付近が始めの衝撃波の後に反射衝撃波による圧力上昇に晒されることが示された。これは水液滴を付加した多層網媒体のみかけの音響インピーダンス値が上がったことによる反射率の増加（透過率の低下）によるものと推察される。次に比較的目の粗いメッシュ数の小さい金網を重ねた多層網媒体に水液滴を付加した条件で衝撃波干渉実験を行い、反射衝撃波を抑えて衝撃波圧力を低減できることが示された。また、難燃性不織布との衝撃波干渉では、ほぼ反射衝撃波を発生させずに、衝撃波圧力を低減できることが示された。固液粒子群干渉による衝撃波低減効果に関する実験結果との比較検証として、粒子群干渉による衝撃波挙動を汎用数値解析ソフトウェアANSYS AUTODYNを用いて数値解析を行い、実験結果を同様の傾向を示す結果が得られた。

这项研究旨在建立一种新的方法，通过在混合阶段与固体，液体和气体的多层介质干扰多层介质，考虑到声学阻抗，在减少冲击波压力方面，这是一个重要的医疗和工程研究，这是一个重要的医疗和工程研究主题，与爆发的损坏相关的是爆破波造成的损坏。非织造织物，是一种耐火剂，是一种固体液体多层介质，其中将水滴添加到多层网络介质中，并进行了一项实验研究，以阐明一种有效的干扰方法来降低冲击波压力。通过微爆炸剂的爆炸产生的冲击波干扰了每种干扰培养基，通过同时测量光学可视化测量值，通过高时间和空间分辨率以及干扰后的空间分辨率和冲击波压力测量来揭示冲击波干扰行为。当将水滴添加到具有相对较大的网格尺寸的多层多层网格培养基中，并具有一部分空间时，干扰后的冲击波显着衰减，从冲击波峰值过量压力和传播速度的值。但是，网络的反射冲击波变得更强大，并且表明由于第一次冲击波后反射的冲击波，爆炸点周围的区域暴露于压力上升。由于增加了水滴的多层网络介质的声阻抗值的增加，因此认为这是由于反射率增加（透射率降低）所致。接下来，在将水滴添加到具有相对粗糙的网格数的多层网格培养基中的条件下进行了冲击波干扰实验，表明可以抑制反射的冲击波并降低冲击波压力。还已经显示，冲击波干扰火焰非织造织物可以降低冲击波压力而不会产生几乎没有反射的冲击波。与有关固定液体颗粒群干扰引起的冲击波降低的影响的实验结果相比，使用通用用途数值分析软件ANSYS AUTODYN进行了由粒子群干扰引起的冲击波行为，实验结果显示出相似的趋势。