テーマ:爆発

衝撃波で圧力、密度、温度はどうなるか。流体力学のお勉強(その49)

「お勉強(その48)」で衝撃波断熱曲線を圧力 p と比体積 V の関係としてグラフで示した。衝撃波断熱曲線(Rankine-Hugoniot adiabat)と通常の熱力学の断熱関係式(Poisson adiabat)の比較をしたわけだが、実際上、衝撃波が出来ると、気体の圧力、密度、温度はどのような値になるのだろうか。それを示すのが下の…
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衝撃波断熱曲線と通常の断熱関係式。流体力学のお勉強(その48)

通常の熱力学でいう断熱関係式は、圧力をP、比体積をV(=1/ρ) 、比熱比をγとすると            で表される。特にこの曲線をPoisson 断熱曲線と呼ぶことがある。 しかし、衝撃波断熱曲線(Rankine-Hugoniot Curve)は衝撃波の関係式            から導かれる。この…
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Detonation 爆轟とDeflagration 爆燃の違い。流体力学のお勉強(その47)

Detonationとdeflagration の違いについて補足しておこう。 (1)Detonation は衝撃波後流の温度が上昇するためにおこる燃焼で、衝撃波が超音速で進むのにしたがい、燃焼領域も超音速で進行する。 (2)それに対し、deflagration は衝撃波とな直接は関係なく燃焼条件が満たされたときに発生する「…
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福島第一原発の爆発は爆轟detonationだったのか(その2)。流体力学のお勉強(その46)

Detonation というのは、衝撃波shock wave による気体の断熱圧縮により、衝撃波後流の気体の温度が上昇し、そのため、可燃気体が燃焼条件を満たすようになり、爆発的に燃焼するものである。衝撃波の速度は超音速なので、この燃焼領域は超音速で広がる。あたかも燃焼領域の先頭が超音速で移動している様に見える。 それに対し、def…
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福島第一原発の爆発は爆轟detonationだったのか。流体力学のお勉強(その45)

福島第一原発の1号機、2号機、3号機で水素爆発が起きた。この現象は爆轟 detonationだったのか、爆燃 deflagrationだったのか。Detonation とはなにか復習しよう。 1.衝撃波ができるとその後ろ(下流)の温度が上がる。(お勉強(その30)参照) 2.するとその領域で、可燃気体の燃焼条件がそろう。 3.…
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新燃岳「空振」の物理学。君は衝撃波を見たか。流体力学のお勉強(その37)。

新燃岳の爆発(2月1日午前7時54分)の映像で衝撃波を見た人も多いと思う。なにが起こっていたのか説明しよう。(ビデオ映像を添付したいのだが、手ごろなのがない。You Tube で見て欲しい。)例の、山を衝撃波がかけ下り、山肌にホコリが立ってた映像だ。 爆発により衝撃波が発生し、それが一番早く山を下りる。そのスピードを u1 とする…
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新燃岳「空振」の物理学。衝撃波の後ろの流れ場。流体力学のお勉強(その34)。

工学上必要なのは、衝撃波のすぐ後ろの圧力の最大値です。しかし、物理学上で面白いのは、衝撃波の背後の流れ場の物理量です。衝撃波が通り過ぎた後の場、すなわち、衝撃波と火山の間の速度、圧力、密度の分布を下の図に示します。 r/r0 = 1 が衝撃の配置。r/r0 = 0 が球の中心、すなわち、爆発地点。添え字2は衝撃波のすぐ後ろでの値。…
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新燃岳「空振」の物理学。衝撃波の伝播速度。流体力学のお勉強(その32)。

新燃岳の火山爆発による「空振」は衝撃波によるものです。では、この衝撃波はどのように伝播するのでしょうか。衝撃波の伝播速度は衝撃波の強さ、さらにさかのぼれば、爆発のエネルギーによります。たとえば、爆発のエネルギーが 6x10^13 (Joule) のときには下の図のようになります。 (1)衝撃波の伝播距離。 衝撃波の速度は、図2の…
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