九州大学 研究者情報
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渡邊 裕章(わたなべ ひろあき) データ更新日:2017.05.29

准教授 /  工学研究院 機械工学部門 燃焼科学


主な研究テーマ
乱流中の微粒子分散挙動の解明とモデリング
キーワード:乱流, 粒子, 分散
2014.09.
乱流非予混合燃焼モデリング
キーワード:乱流燃焼, 非予混合燃焼, 数値解析, モデル化
2014.09.
乱流予混合燃焼モデリング
キーワード:乱流燃焼, 予混合燃焼, 数値解析, モデル化
2014.09.
噴霧燃焼
キーワード:噴霧燃焼, 微粒化
2014.09.
固体燃焼
キーワード:固体燃焼, 微粉炭, バイオマス, 固気反応
2014.09.
窒素酸化物(NOx)生成過程のモデリングと数値シミュレーション
キーワード:NOx, 数値解析, モデル化
2014.09.
粒子状物質(すす)生成過程のモデリングと数値シミュレーション
キーワード:粒子状物質(すす), 数値解析, モデル化
2014.09.
表層型メタンハイドレートの産出法、および利用法に関する研究
キーワード:メタンハイドレート, 表層型, 産出法, 利用法
2014.09~2017.03.
従事しているプロジェクト研究
平成28年度メタンハイドレート開発促進事業/表層型メタンハイドレート回収手法の技術的検討 「ドーム状の膜構造物利用による回収技術の検討」
2016.11~2017.02, 代表者:青山 千春, 経済産業省(産業技術総合研究所)
表層型メタンハイドレートの回収技術として、ドーム状の膜構造物を利用する方法を提案する。 ドーム状の膜構造物を使い、あらゆる条件の下で、高い回収率を目指す。その開発・実用化に関 わる検討・調査・研究を目標とする。鉱区の全体ないし一部を覆う膜構造物をドーム状に設置する。この膜によって、 海底から海中に浮上するメタンハイドレート及びメタンガスのすべてを捕集して回収(揚収)す ることができる。取りこぼしがほとんどなく、高い回収率を得られる。またドーム状の膜構造物 で鉱区の全体ないし一部を覆うことによって、ドーム内の作業空間を周辺から隔離して、ドーム 外への環境影響を抑制することができる。さらに、自然に海中に噴出しているガスプルームをド ーム状の膜構造物により捕集することで、温暖化防止へ寄与することも可能となる。本方策確立 のために、その原理の考察と適応の可能性を検討する。2016 年 3 月には、代表研究者らの研究グループ(独立総合研究所、新潟大学、九州大学、太陽 工業、三菱瓦斯化学、新潟県)により、新潟県沖海底において、ドーム状の膜構造物のミニチュ アモデルによるガスプルーム回収・通気試験が成功した。小規模プルームに対して円滑な回収・ 通気が可能であることがすでに確認された。今後は表層型メタンハイドレート回収 方法のひとつとして、実用化に向けた大規模膜の適用性を検討する段階に至っている。なお、こ のドーム状の膜構造物は参画機関3の太陽工業株式会社が設計・製作した。太陽工業は東京ドー ムの天井膜など巨大膜の納品実績は世界のトップであり、また汚濁防止膜の実績が多くある。貯留層の掘削は、着底式の履帯式重機(遠隔操作型の水中バックホウなど)を使用することを 候補とする。掘削機械の切削部分(アタッチメント)は回転式のカッターヘッドない しロードヘッダーなどで、掘削対象の貯留層や周辺地盤の性状に応じて適切な切削アタッチメン トを使用することができる。ドーム状の膜構造物と洋上または船上プラットフォームは、内側がらせん状になった2重チュー ブパイプで繋げることを候補として考えている。今回は、ライザー管の管内流動状態評価のため、混 相流の数値シミュレーション技術を適用し、その計算結果の考察と本シミュレーション方法の有 効性を確認する。メタンハイドレートからなる斜面の安定性については、海底斜面を掘削する場合を想定し、斜 面の安定勾配を極限平衡法と有限差分法を用いてシミュレーション計算を行い、その結果の考察 と本シミュレーション方法の有効性を確認する。 なお、露天掘りと坑道式の海底面地盤変化の評価方法についても検討を行う。.
NEDO ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクト/ゼロエミッション石炭火力基盤技術開発/次世代ガス化システム技術開発
2015.04~2018.03, 代表者:牧野 尚夫, 一般財団法人 電力中央研究所
エネルギー基本計画(平成 26 年 4 月閣議決定)において、石炭火力発電は重要なベースロード電源として位置づけられているが、温室効果ガスの大気中への排出をさらに抑えるた め、IGCC (石炭ガス化複合発電)等の次世代高効率石炭火力発電技術等の開発・実用化を推 進することとされている。このため、次世代高効率石炭火力発電技術として、現在開発されて いる IGCC を効率でしのぐ高効率石炭ガス化発電システムの実用化に向けた基盤研究を実施 する。噴流床ガス化炉を用いる IGCC において、ガス化炉に水蒸気を添加することで、部分燃焼の 一部を水蒸気ガス化反応に置き換えて酸素供給量を低減することができれば冷ガス効率が上 がり、送電端効率の向上つながることが期待されている。そこで、高効率石炭ガス化発電シス テムの見通しを得ることを目的とし、二段噴流床ガス化炉へ水蒸気を注入することの効果の検証、エネルギー効率の高い酸素製造装置の適用性評価、および、水蒸気添加 IGCC のシステム 検討を行う。.
NEDO ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクト/CCS対応高効率システム開発/CO2回収型クローズドIGCC技術開発
2015.04~2020.03, 代表者:牧野 尚夫, 一般財団法人 電力中央研究所
石炭火力発電で CO2 を回収する場合、既存技術を用いると CO2 の分離・ 回収に多大な付加的エネルギーが必要で、発電効率が大幅に低下する。 そこで、NEDO 委託事業として、CO2 回収を行っても最新鋭の微粉炭火 力と同等の発電効率が実現可能なCO2 回収型 IGCCの基盤技術を開発し た(「CO2 回収型次世代 IGCC 技術開発(平成 20 年度~26 年度)」)。本研究開発提案は、この基盤技術開発成果をベースに、実機により近い大型サイズのガス化炉などを活用して、システム実現に向け、基盤技術をより確実な技術として発展させるものである。具体的には、50TPD(石炭処理量 50 トン/日)規模の石炭ガス化炉に CO2 供給設備等を追設しO2/CO2 ガス化技 術を実証するとともに、3TPD 小型ガス化炉を改造して幅広い炭種・CO2 濃度範囲で投入 CO2 がガス化反応に及ぼす影響を解明する。また、これらの生成ガスを抽気して乾式ガス精製システムの設計データを取得する。さらに、燃焼器試験や数値解析等によりセミクローズド GT 燃焼器の基本設計を行うとともに、単一バーナで実際に排ガス循環燃焼試験を行い循環時の排ガス組成を明らかとし、セミクローズド GT システムの概念設計を行う。あわせて、他のCO2 分離回収技術と比較した本システムの経済的優位性を確認する。.
文部科学省 ポスト「京」で重点的に取り組むべき社会的・科学的課題 重点課題⑥革新的クリーンエネルギーシステムの実用化
2014.02~2020.03, 代表者:吉村忍, 東京大学
エネルギーシステムの中核をなす複雑な物理現象を第一原理解析により、詳細に予測・解明し、超高効率・低環 境負荷な革新的クリーンエネルギーシステムの実用化を大幅に加速する。東日本大震災後に我が国のエネルギーベストミックスの一角を占 める原子力発電が機能不全に陥り、電力供給に占める火力発電の割合 は約 90%にまで上昇している。このうち、石炭火力発電は世界の総発 電量の約 40%を占め、今後も新興国の旺盛な電力需要を受け、益々の 増加が見込まれている。このため、我が国のエネルギーセキュリティ、 世界的な地球温暖化対策、国が主導するインフラシステム輸出戦略の どの観点から見ても、高効率・低環境負荷・高レジリエンス技術をよ り一層高度化し石炭火力発電システムを革新することが必要不可欠 である。特にゼロエミッションサイクル(CO2 排出総量ゼロ)を実現 する CO2 分離・回収・貯留(CCS)技術を導入した石炭ガス化炉と超臨 界圧 CO2 タービンは次世代の本命の石炭火力発電に必須の革新技術で あり、国家プロジェクトとして開発推進されている。本課題では、2020~2030 年代の実用化を目指して研究開発が 進められいる CCS を伴う石炭火力発電システムの実現のカギを握る 高圧燃焼・ガス化炉をターゲットとする。従来の計算機環境では実現 が不可能であった炉全系高精度シミュレーション技術を研究開発し、 高圧燃焼・ガス化プロセスの詳細定量評価を実現することにより、適 切な炉パラメータ探索の試行錯誤プロセスを大幅に削減し、国際競争 力のある実用炉に必須となる高効率化・低環境負荷・高レジリエンス 性能の実現を加速し、その実用化時期の早期化に貢献する。.
文部科学省 高性能汎用計算機高度利用事業「HPCI戦略プログラム(分野4 次世代ものづくり)」
2012.04~2016.03, 代表者:加藤千幸, 東京大学
我が国独自の、革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラ(HPCI)の効果的産業利用施策 (HPC対応ソフトウェアの強化、開発者・利用者人材育成の強化、利用者 層拡大方策の強化等) を推進してHPC活用企業層の量的・質的拡充を図ることにより、 ものづくり産業全体の抜本的国際優位性強化に貢献する。本研究では,次世代燃焼・ガス化装置設計システムの構築を目指し,燃焼・ガス化メカニズムの解明と最適運転支援に向けたシミュレーション技術開発を行う..
研究業績
主要著書
主要原著論文
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
主要学会発表等
学会活動
所属学会名
一般社団法人日本機械学会
一般社団法人日本燃焼学会
粉体工学会
公益社団法人日本ガスタービン学会
公益社団法人自動車技術会
学協会役員等への就任
2016.04~2018.03, 一般社団法人日本燃焼学会, 「設計プロセスの高度化を目指す燃焼解析プラットフォームの開発と検証」プロジェクトチーム主査.
2017.04~2018.03, 公益社団法人日本ガスタービン学会, 学術講演会委員会.
2016.04~2017.03, 公益社団法人日本ガスタービン学会, 学術講演会委員会.
2016.10~2017.03, 一般社団法人日本機械学会, 計算力学技術者資格認定事業委員会 熱流体力学分野小委員会 1級燃焼流WG 委員.
2016.04~2018.03, 一般社団法人 日本燃焼学会, 先端的燃焼技術の調査研究 幹事.
2016.06~2018.03, 公益社団法人 自動車技術会, 九州支部 事務局.
2015.04~2016.03, 一般社団法人日本機械学会, 計算力学技術者資格認定事業委員会 熱流体力学分野小委員会 1級燃焼流WG 委員.
2013.04~2014.03, 一般社団法人日本機械学会, 関東支部第20期商議員.
2012.04~2013.03, 一般社団法人日本機械学会, 関東支部第19期商議員.
2015.04~2018.03, 一般社団法人日本燃焼学会, 将来構想委員会 産学連携研究制度検討小委員会 産学連携事業実行委員会 委員.
2013.04~2016.03, 一般社団法人日本燃焼学会, 日本燃焼学会誌編集委員会委員.
2012.04~2016.03, 公益社団法人日本ガスタービン学会, 学術講演会委員会 委員.
学会・研究会における座長等
2016.12.12~2016.12.14, 第30回数値流体力学シンポジウム, 座長.
2016.12.08~2016.12.09, 第22回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム, 座長.
2016.10.26~2016.10.28, 第44回日本ガスタービン学会定期講演会, 座長.
2016.10.12~2016.10.12, 「革新的クリーンエネルギーシステムの実用化」第1回シンポジウム, 座長.
2015.12.15~2015.12.17, 第29回数値流体力学シンポジウム, 座長.
2015.11.15~2015.11.20, International Gas Turbine Congress 2015 Tokyo, 座長.
2015.11.16~2015.11.18, 第53回燃焼シンポジウム, 座長.
2015.09.09~2015.09.10, 第43回日本ガスタービン学定期講演会, 座長.
2015.08.03~2015.08.04, 日本エネルギー学会第24回大会, 座長.
2015.06.03~2015.06.05, 第52回日本伝熱シンポジウム, 座長.
2015.04.19~2015.04.19, 1st Workshop on Measurement and Simulation of Coal and Biomass Conversion, 座長.
2014.10.22~2014.10.23, 第42回日本ガスタービン学会定期講演会, 座長.
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2017.08.02~2017.08.02, 2nd Workshop on Measurement and Simulation of Coal and Biomass Conversion, Organizer.
2016.04.01~2017.03.31, Asian Conference on Thermal Sciences (ACTS2017), Session organizer.
2017.10.23~2017.10.27, JSME-KSME Fluid-Thermal Engineering Conference 2017, Local committee.
2016.09.11~2016.09.14, 日本機械学会 2016年度年次大会, 実行委員会委員.
2015.04.19~2015.04.19, 1st Workshop on Measurement and Simulation of Coal and Biomass Conversion, Coordinator.
2012.07.23~2012.07.24, 第48回夏期シンポジウム, 世話人.
学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況
2017.01~2019.12, Journal of Vibration Testing and System Dynamics, 編集委員.
2017.04~2018.03, 日本機械学会論文集, 査読委員.
2016.04~2017.03, 日本機械学会論文集, 査読委員.
2016.04~2019.03, Advenced Powder Technology, 編集委員.
2013.04~2016.03, 日本燃焼学会誌, 編集委員.
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2017年度 18        18 
2016年度 33      37 
2015年度 13    23 
2014年度     12 
受賞
日本燃焼学会 論文賞, 一般社団法人日本燃焼学会, 2013.12.
日本燃焼学会 奨励賞, 一般社団法人日本燃焼学会, 2011.12.
日本機械学会 日本機械学会賞論文, 一般社団法人日本機械学会, 2011.04.
日本機械学会 奨励賞(研究), 一般社団法人日本機械学会, 2008.04.
日本機械学会 動力エネルギーシステム部門 優秀講演表彰, 一般社団法人日本機械学会, 2003.10.

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