2024/12/26 更新

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ワタナベ ヒロアキ
渡邊 裕章
WATANABE HIROAKI
所属
総合理工学研究院 環境理工学部門 教授
■廃止組織■ 熱科学研究部門(併任)
グリーンテクノロジー研究教育センター (併任)
工学部 融合基礎工学科(併任)
総合理工学府 総合理工学専攻(併任)
職名
教授
連絡先
メールアドレス
電話番号
0925837674
プロフィール
[研究活動] 燃焼分野を専門とし,燃焼現象の解明とモデル化,および数値シミュレーションを中心に研究を行っている.ガス燃焼に加えて,噴霧燃焼や固体燃焼等の混相乱流燃焼について注目した研究を行っている. 現在,下記の研究テーマに取り組んでいる. ・微粉炭燃焼・石炭ガス化のラージ・エディ・シミュレーション(Large Eddy Simulation, LES) ・ガス燃焼のラージ・エディ・シミュレーション(Large Eddy Simulation, LES) ・非球形粒子の気流中運動の解明とモデル化 ・石炭の熱分解,およびタールの重合・分解反応のモデル化と数値シミュレーション ・詳細化学反応機構の簡略化手法 ・拡散燃焼flameletモデルの高度化 ・予混合燃焼flamelet/G方程式モデルの高度化 ・すす生成モデルの開発 ・NOx生成モデルの開発 ・SOx・H2S生成モデルの開発 ・メタンハイドレート利用技術の開発 現在,プロジェクト研究として,下記に参画している. ・新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO) カーボンリサイクル・次世代火力発電技術開発/次世代火力発電基盤技術開発/CO2分離・回収型ポリジェネレーションシステム技術開発/多様な燃料を利用するCO2回収型ポリジェネレーションシステム基盤技術開発 ・新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO) カーボンリサイクル・次世代火力発電技術開発/石炭利用環境対策事業/石炭利用環境対策推進事業/石炭の低温反応機構解明とそれに基づく自然発熱抑制技術開発 ・新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO) カーボンリサイクル・次世代火力発電技術開発/アンモニア混焼火力発電技術開発実証事業/火力発電所でのCO2フリーアンモニア燃料利用拡大に向けた研究開発 ・経済産業省 国内石油天然ガスに係る地質調査・メタンハイドレート研究開発等事業「膜構造物の利活用に関する技術開発」
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学位

  • 博士(工学)

経歴

  • 1998.4〜2014.8 一般財団法人電力中央研究所 上席研究員   

    1998.4〜2014.8 一般財団法人電力中央研究所 上席研究員

  • 2010.1〜2011.2 スタンフォード大学 Center for Turbulence Research 客員研究員 2011.8〜2014.8 東京大学大学院 新領域創成科学研究科 人間環境学専攻 客員准教授   

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 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

    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

    研究期間: 2014年9月 - 2017年3月

  • 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

    研究キーワード: 乱流, 粒子, 分散

    研究期間: 2014年9月

  • 研究テーマ: 噴霧燃焼

    研究キーワード: 噴霧燃焼, 微粒化

    研究期間: 2014年9月

  • 研究テーマ: 乱流予混合燃焼モデリング

    研究キーワード: 乱流燃焼, 予混合燃焼, 数値解析, モデル化

    研究期間: 2014年9月

  • 研究テーマ: 乱流非予混合燃焼モデリング

    研究キーワード: 乱流燃焼, 非予混合燃焼, 数値解析, モデル化

    研究期間: 2014年9月

  • 研究テーマ: 固体燃焼

    研究キーワード: 固体燃焼, 微粉炭, バイオマス, 固気反応

    研究期間: 2014年9月

  • 研究テーマ: 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

    研究キーワード: 粒子状物質(すす), 数値解析, モデル化

    研究期間: 2014年9月

  • 研究テーマ: 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

    研究キーワード: NOx, 数値解析, モデル化

    研究期間: 2014年9月

受賞

  • 日本燃焼学会 論文賞

    2022年11月   日本燃焼学会   Hazim Shehab, Hiroaki Watanabe, Yuki Minamoto, Ryoichi Kurose, Toshiaki Kitagawa, Morphology and structure of spherically propagating premixed turbulent hydrogen - air flames, Combuslon and Flame, Vo1 238, pp 111888 (2022).

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    本論文は,量論条件の火炎厚さを十分な精度で解像し,詳細な化学反応機構と分子拡散を考慮した水素/空気予混合球状伝播火炎の3次元直接数値計算 (DNS) を,乱流の積分スケールと乱れ強さを独立に変化させたcorrugated flamelets領域からthin reaction zones領域に至る乱流の4 条件について実施したもので,球状伝播火炎の火炎面にお ける局所的な乱流と火炎の相互作用について詳細を明らかにするとともに,燃焼モデルにおいて局所的な火炎形状やトポロジーを捉えるために必要な長さスケールやサブグ リッドスケールのモデル化に関する重要な知見を得ることができた.

  • 日本エネルギー学会 論文賞

    2022年8月   日本エネルギー学会   横濱克彦, 渡邊裕章, 高圧気流層ガス化炉条件での高揮発分炭からの揮発分の生成特性評価への13C-NMR石炭構造分析適用, Journal of the Japan Institute of Energy, 100, 177-185 (2021).

  • Advanced Powder Technology Distinguished Paper Award

    2019年10月   一般社団法人粉体工学会   Zhang, W., Tainaka, K., Ahn, S., Watanabe, H., Kitagawa, T., Experimental and numerical investigation of effects of particle shape and size distribution on particles’ dispersion in a coaxial jet flow, Advanced Powder Technology, 29, 2322-2330 (2018).

  • 感謝状

    2019年1月   福岡県警察直方警察署   化学プラントの爆発事故による業務上過失致死事件に対して,専門的見地から支援を行い,事件の全容解明に寄与したことにより,福岡県警察直方警察署より感謝状を授与された.

  • Advanced Powder Technology Outstanding International Contribution Award

    2018年11月   粉体工学会   Advanced Powder Technology誌 顕著な国際的貢献

  • 日本機械学会 日本機械学会賞(論文)

    2018年4月   日本機械学会   Hashimoto, N., Hayashi, J., Nakatsuka, N., Tainaka, K., Umemoto, S., Tsuji, H., Akamatsu, F., Watanabe, H., Makino, H., “Primary soot particle distributions in a combustion field of 4 kW pulverized coal jet burner measured by time resolved laser induced incandescence (TiRe-LII)”, Journal of Thermal Science and Technology, 11(3), DOI:10.1299/jtst.2016jtst0049 (2016)

  • 粉体工学会 技術賞

    2017年10月   粉体工学会   微粉炭燃焼場でのすす生成特性解明に向けた計測技術の開発

  • 日本燃焼学会 論文賞

    2013年12月   一般社団法人日本燃焼学会   Effects of fuel droplet size on soot formation in spray flames formed in a laminar counterflow

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    The effects of fuel droplet size on soot formation in spray flames formed in a laminar counterflow are investigated experimentally and numerically. Sauter mean diameter (SMD) of quasi-monodispersed fuel spray (n-decane) is carefully controlled independently from the other spray characteristics using a fre- quency-tunable vibratory orifice atomizer, and the two-dimensional spatial distributions of soot volume fraction and soot particle size are measured by laser induced incandescence (LII) and time resolved LII (TIRE-LII), respectively. In addition, the soot formation processes are examined in detail by a two-dimen- sional direct numerical simulation (DNS) employing a kinetically based soot model with flamelet model. The results show that the soot formation area and location are strongly affected by the SMD of the fuel spray. As the SMD of the fuel spray increases, the average soot formation area expands, whereas local suppression of soot formation is instantaneously observed in the spray flames because of the appearance of groups of unburned droplets. The size of soot particles tend to be larger in the outer part of the soot formation area compared to soot in the inner part. This is because the surface growth of soot particles markedly proceeds compared to the coagulation and oxidation.

  • 日本燃焼学会 奨励賞

    2011年12月   一般社団法人日本燃焼学会   噴霧燃焼における輻射とすす生成のモデリングに関する研究

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    A two-dimensional direct numerical simulation is applied to spray flames formed in a laminar counterflow and turbulent jet flow, and effects of radiative heat transfer on the spray combustion characteristics and soot formation behavior is studied in detail. N-decane (C10H22) is used as a liquid fuel, and the droplet motion is calculated by the Lagrangian method. A one-step global reaction is employed for the combustion reaction model. A kinetically based soot formation model with the flamelet model is employed to predict soot formation. Radiation is taken into account by using the discrete ordinate method with the narrow band non-gray gas absorption model. The results show that the soot is formed in in the spray diffusion flame and its radiation emission increases with increasing the equivalence ratio. This trend is in good agreement with that of the luminous flame behavior observed in the experiment. The radiation is found to significantly affect the soot formation behavior. The extened flamelet/progress-variable approach which can consider interphase heat transfer such as radiation and latent heat is also proposed and discussed to apply the model to a practical problems by means of large-eddy simulation.

  • 日本機械学会 日本機械学会賞論文

    2011年4月   一般社団法人日本機械学会   噴流床ガス化炉内における溶融スラグ飛散現象の発生条件

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    Experimental studies using 2t/d and 200t/d coal gasifier were carried out to investigate the inception criteria for entrainment of molten slag droplet in an entrained flow coal gasifier. It was clarified that average gas dynamic pressure and liquid film Reynolds number influenced strongly the phenomenon of entrainment of molten slag. The formula of the critical gas dynamic pressure and the critical Weber number, which could be applied to the large-scale gasifier, were obtained as inception criteria for the phenomenon. It was clearly shown that the flow pattern in the large-scale gasifier could be different from the smaller gasifier by means of numerical simulation analysis and that the critical velocity decreases relatively along with the scaling-up of the gasifier.

  • 日本機械学会 奨励賞(研究)

    2008年4月   一般社団法人日本機械学会   噴霧燃焼火炎の火炎片特性とすすの生成挙動の研究

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    噴霧燃焼は種々エネルギー機器で用いられるが,燃料液滴と流体間の相互作用等のため,その挙動はガス燃焼に比べ極めて複雑であり,未だその詳細は明らかにされていない.そこで本研究では,直接数値計算を噴霧燃焼流に適用し,乱流燃焼モデリングの観点から噴霧火炎の詳細な挙動を明らかにした.すなわち,燃焼場の重要な特性量である混合分率やスカラー消散率に対する各物理量の依存性を調べ,噴霧火炎中の物理量はガス拡散火炎のものとは異なり,これら特性量のみでは決定し得ないことを明らかにした.また,火炎片モデルと速度論に基づくすす生成モデルのカップリングにより,噴霧火炎に対する輻射の影響やすす生成挙動の詳細を明らかにした.

  • 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

    2003年10月   一般社団法人日本機械学会   石炭ガス化炉数値解析技術の開発 -炉内現象に対するバーナ条件の影響-

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論文

  • <sup>13</sup>C-NMRスペクトルと工業分析を組み合わせた高揮発分炭の化学構造パラメータ導出

    横濱 克彦, 渡邊 裕章

    日本エネルギー学会誌   103 ( 9 )   67 - 82   2024年9月   ISSN:09168753 eISSN:18826121

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本エネルギー学会  

    <p>石炭の熱分解プロセスで発生するタールや煤は,後流プロセスでの運転阻害要因となるため発生量の把握が重要である。熱分解ガスの発生量予測にChemical Percolation Devolatilization(CPD)理論に基づく,石炭の化学構造を考慮した反応解析手法が用いられているが,従来の<sup>13</sup>C-NMRスペクトル解析からの化学構造推定手法では,熱分解ガス発生量の計算誤差が大きかった。そこで,本研究では化学構造パラメータの選定方法を構築することを目的とした。まず,8種の高揮発分炭の工業分析揮発分とCPDモデル計算結果を比較し,芳香核クラスタに接続するα炭素の反応に着目したCPD-αモデルを提案した。次に,橋頭炭素の化学シフトピーク位置を,<sup>13</sup>C-NMRスペクトル解析で計測した芳香族炭素割合と,メチレン類炭素割合の関数として設定する化学構造推定手法を見出した。さらに,CPD-αモデルと本手法を組み合わせることで,示差熱天秤および高圧流通管式反応試験装置での,熱分解ガス発生量を精度よく評価可能であることがわかった。</p>

    DOI: 10.3775/jie.103.67

    Scopus

    CiNii Research

  • Reaction mechanism and light gas conversion in pyrolysis and oxidation of dimethyl ether (DME): A ReaxFF molecular dynamics study 査読 国際誌

    #Yu Yang, @Reo Kai, @Hiroaki Watanabe

    Energy   295   131013   2024年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Evaluation of coal ammonia flames using a non-adiabatic three mixture fraction flamelet progress variable approach 査読 国際誌

    @Sujeet Yadav, @Panlong Yu, @Kenji Tanno, @Hiroaki Watanabe

    Energy   288   129833   2023年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A highly resolved large eddy simulation (LES) modeling of the co-firing of ammonia with pulverized coal in a single-burner test furnace of the Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPI) has been performed using a non-adiabatic three mixture fraction flamelet/progress variable (3Z-FPV) approach. To parametrize the thermochemical space, a six-dimensional tabulation method based on non-premixed flamelets is introduced, which uses three mixture fractions, for ammonia, coal volatiles, and char-off gases, respectively, as well as variance of mixture fraction, reaction progress variable, and total enthalpy. The accuracy of non-adiabatic model has been tested by comparing it with experimental data and previously computed adiabatic FPV results for two different ammonia injection cases. The results show that the non-adiabatic FPV model accurately predicted the peak temperature and its location, while the peak NO, overpredicted by approximately 150 % in the adiabaticFPV model, is slightly underpredicted in the non-adiabatic FPV model. Ammonia injection in the primary reaction zone lowered NO concentrations in both cases, primarily due to dominant NO reduction reactions with ammonia under the reducing environment. Reactive conditions and higher temperature caused NH3 dissociation, increasing H2 and H2O concentrations near burner exit in burner ammonia injection case.

  • 5-1-2 フレームレットモデリングに基づくHCOG(Hot Coke Oven Gas)改質反応器シミュレーションにおける深層学習の応用

    渡邊 裕章

    日本エネルギー学会大会講演要旨集   32 ( 0 )   106 - 107   2023年8月   ISSN:24238317 eISSN:24238325

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本エネルギー学会  

    <p>With the increasing dimensions of databases, the limited CPU memory cannot cope with the ever-growing size of databases. This paper takes the HCOG model as an example and uses deep learning techniques to simulate databases. By comparing fitting results of the two kinds of database, the possibility of applying deep learning techniques to replace databases is demonstrated.</p>

    DOI: 10.20550/jietaikaiyoushi.32.0_106

    CiNii Research

  • Large eddy simulation of coal-ammonia flames with varied ammonia injection locations using a flamelet-based approach 査読 国際誌

    Sujeet Yadav, Panlong Yu, Kenji Tanno, Hiroaki Watanabe

    Energy   276   127546   2023年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Analysis and modeling of non-spherical particle motion in a gas flow 査読 国際誌

    Hiroaki Watanabe, Wei Zhang

    KONA Powder and Particle Journal   40   3 - 13   2023年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Investigation of the derivation and consistency of the quasi-two-dimensional flamelet models for non-premixed flames 査読 国際誌

    Panlong Yu, Ryoichi Kurose, Hiroaki Watanabe

    Physics of Fluids   35   015116   2023年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • A simplified two-mixture-fraction-based flamelet modeling and its validation on a staged combustion system 査読 国際誌

    Panlong Yu, Hiroaki Watanabe

    Combustion Theory and Modelling   27   37 - 56   2022年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Evaluation of ammonia co-firing in the CRIEPI coal jet flame using a three mixture fraction FPV-LES 査読 国際誌

    Meller, D., Engelmann, L., Wollny, P., Tainaka, K., Watanabe, H., Debiagi, P., Stein, O.T., Kempf, A.M.

    Proceedings of the Combustion Institute   39   3615 - 3624   2022年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Large-eddy simulation of a three-feed non-premixed flame for an oxy-fuel gas turbine burner 査読 国際誌

    Panlong Yu, Takayuki Nishiie, Toshiaki Kitagawa, Hiroaki Watanabe

    International Journal of Gas Turbine, Propulsion and Power Systems   13 ( 1 )   1 - 7   2022年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Morphology and structure of spherically propagating premixed turbulent hydrogen - air flames 査読 国際誌

    #Hazim Shehab, Hiroaki Watanabe, Yuki Minamoto, Ryoichi Kurose, Toshiaki Kitagawa

    Combustion and Flame   238   111888   2021年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 高圧気流層ガス化炉条件での高揮発分炭からの揮発分の生成特性評価への13C-NMR石炭構造分析適用 査読

    #横濱克彦, 渡邊裕章

    Journal of the Japan Institute of Energy   100 ( 9 )   177 - 185   2021年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Numerical study on soot formation in outwardly propagating, iso-octane, rich, cellular flames 査読 国際誌

    #Takashi Ikeda, #Yoshihiro Tsuruda, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, @Toshiaki Kitagawa

    Fuel   305   121520   2021年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.fuel.2021.121520

  • Analysis of a quasi-two-dimensional flamelet model on a three-feed non-premixed oxy-combustion burner 査読 国際誌

    Panlong Yu, Hiroaki Watanabe, Heinz Pitsch, Isao Yuri, Hiroyuki Nishida, Toshiaki Kitagawa

    Flow, Turbulence and Combustion   2021年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1007/s10494-021-00274-x

  • Large eddy simulation of two-phase reacting turbulent flow in a pilot-scale pulverized coal combustion furnace with flamelet model 査読 国際誌

    Seongyool Ahn, Panlong Yu, Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, Kenji Tanno, Toshiaki Kitagawa

    Journal of Mechanical Science and Technology   35 ( 5 )   2209 - 2218   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Prediction of pulverized coal combustion behavior around tuyere by using LES and extended CPD model 査読 国際誌

    #Tomoyuki Kawashima, Akinori Murao, Naoki Yamamoto, Makoto Ando, Jun Okada, Hiroaki Watanabe

    ISIJ International   60 ( 5 )   905 - 914   2020年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Propagation properties of turbulent premixed flames neutral for thermo-diffusive effects 査読 国際誌

    Toshiaki Kitagawa, Hiroaki Watanabe, Ryou Nishiyama, Riou Sonokawa, Kenichi Shinoda

    International Journal of Automotive Engineering   11 ( 3 )   101 - 107   2020年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Modeling and simulation of coal gasification on an entrained flow coal gasifier 査読 国際誌

    Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose

    Advanced Powder Technology   31   2733 - 2741   2020年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In this paper, the recent researches and developments on coal gasification modeling and simulation are described. Numerical models for the three chemical processes such as devolatilization, char gasification, and gas-phase reaction are reviewed and discussed for further development to improve accuracy. Recently the devolatilization models to describe the coal chemical structure with a simple expression have been proposed and validated on the laboratory-scale flames. It is essential to precisely model char gasification reaction as a rate-determining step and the formulation of the active sites sharing by the mixture and the pore structure formation are important in the modeling. It will become significant to take the elementary reactions into account in the gas phase reaction model. Large-eddy simulation of coal gasification on the laboratory-scale entrained flow gasifier is performed to demonstrate the numerical procedure. Results show the predicted temperature distribution qualitatively agrees with the experiment. Moreover, the gas-liquid-solid three-phase reacting flow simulation is preliminarily performed to capture the molten slag flow behavior within the gasifier. It is revealed that the three-phase simulation can give insight into the complex multiphase and multiphysics phenomena taking place within the gasifier to assess the design and the operating condition.

  • Recent advances in high-fidelity simulations of pulverized coal combustion 査読 国際誌

    Ruipeng Cai, Kun Luo, Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, Jianren Fan

    Advanced Powder Technology   31   3062 - 3079   2020年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Two dimensional temperature measurement characteristics in pulverized T coal combustion field by computed tomography-tunable diode laser absorption spectroscopy 査読 国際誌

    Zhenzhen Wang, Takahiro Kamimoto, Yoshihiro Deguchi, Wangzheng Zhou, Junjie Yana, Kazuki Tainaka, Kenji Tanno, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose

    Applied Thermal Engineering   171   115066   2020年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Numerical study on effects of turbulence scale on spherically propagating hydrogen flames within multiple flame radii 査読 国際誌

    #Hazim Shehab, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, @Toshiaki Kitagawa

    International Journal of Automotive Engineering   10 ( 4 )   292 - 298   2019年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Large-eddy simulation of pulverized coal combustion in multi-burner system -Effect of in-furnace blending method on NO emission 査読 国際誌

    Masaya Muto, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose

    Advanced Powder Technology   30   3153 - 3162   2019年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: DOI:10.1016/ j.apt.2019.09.024

  • Detection improvement of unburned charbon content in fly ash flow using LIBS with two-stage cyclone measurement system 査読 国際誌

    Shenzhen Wang, Renwei Liu, Yoshihiro Deguchi, Seiya Tanaka, Kazuki Tainaka, Kenji Tanno, @Hiroaki Watanabe, Junjie Yan, Jiping Liu

    Energy and Fuels   33   7805 - 7812   2019年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: DOI:10.1021/acs.energyfuels.9b01161

  • Unburned carbon measurement in fly ash using laser-induced breakdown spectroscopy with short nanosecond pulse width laser 査読 国際誌

    Renwei Liu, Yoshihiro Deguchi, Weigang Nan, Ruomu Hu, Zhenzhen Wang, Yuki Fujita, Seiya Tanaka, Kazuki Tainaka, Kenji Tanno, @Hiroaki Watanabe, Jiping Liu, Junjie Yan

    ADVANCED POWDER TECHNOLOGY   30 ( 6 )   1210 - 1218   2019年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.apt.2019.03.017

  • Experimental and numerical analysis of turbulent pulverized coal flame in a coaxial burner 査読 国際誌

    @Seongyool Ahn, Kazuki Tainaka, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    Energy   179   727 - 735   2019年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Flamelet model for a three-feed non-premixed combustion system with a diluent stream: Analysis and validation of quasi-two-dimensional flamelet (Q2DF) models 査読 国際誌

    #Panlong Yu, @Hiroaki Watanabe, Wei Zhang, Ryoichi Kurose, @Toshiaki Kitagawa

    Energy and Fuels   33   4640 - 4650   2019年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Three formulations of quasi-two-dimensional flamelet (Q2DF) models are derived from the two-dimensional flamelet formulation on the basis of assumptions regarding the third stream (diluent), and these models are validated by means of a two-dimensional direct numerical simulation (DNS) of a three-feed non-premixed combustion system into which the diluent is injected as the third stream. DNS combined with the Arrhenius formation (ARF) together with a detailed mechanism is also performed as a reference case and compared with the present models. The characteristics of the flamelets in three-feed non-premixed combustion are discussed in detail for ARF in terms of the three mixture fractions, temperature, and major and minor species. Some discrepancies appeared between the ARF and the Q2DF models. The difference in the cross-scalar dissipation rates between Q2DF and the two-dimensional flamelet model is considered the major reason for the deviations. The cross-scalar dissipation rates for the reactor streams and the diluent are expected to be either positive or negative values in the two-dimensional flamelet model, whereas only positive numbers resulted in the Q2DF cases. And the cross-scalar dissipation rate for the fuel and the oxidizer in the Q2DF models are always negative which is also varied from that in the two-dimensional flamelet model. As the results are not determined solely by a single mixture fraction, one scalar dissipation rate is insufficient for establishing a complete database, and it is considered that an additional scalar dissipation rate is needed to improve the model. Overall, it is confirmed that the three Q2DF models presented in this study capture the fundamental characteristics of flamelets in the three-feed non-premixed combustion system, although further improvement is required.

    DOI: DOI:10.1021/acs.energyfuels.9b00764

  • Effect of devolatilization model on flame structure of pulverized coal combustion in a jet-burner system 査読 国際誌

    @Seongyool Ahn, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY   33 ( 4 )   1973 - 1979   2019年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s12206-019-0347-5

  • Numerical investigation on the detailed structure of a coaxial coal jet flame using large-eddy simulation with elementary reactions 査読 国際誌

    @Seongyool Ahn, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    Energy and Fuels   33   4621 - 4631   2019年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Prediction of soot formation characteristics in a pulverized-coal combustion field by large eddy simulations with the TDP model 査読 国際誌

    H. Takahashi, Nozomu Hashimoto, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, Osamu Fujita

    PROCEEDINGS OF THE COMBUSTION INSTITUTE   37 ( 3 )   2883 - 2891   2018年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.proci.2018.08.019

  • Simultaneous imaging of Mie scattering, PAHs laser induced fluorescence and soot laser induced incandescence to a lab-scale turbulent jet pulverized coal flame 査読 国際誌

    Jun Hayashi, Nozomu Hashimoto, Noriaki Nakatsuka, Kazuki Tainaka, Hirofumi Tsuji, Kenji Tanno, @Hiroaki Watanabe, Hisao Makino

    PROCEEDINGS OF THE COMBUSTION INSTITUTE   37 ( 3 )   3045 - 3052   2018年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.proci.2018.09.028

  • LESと拡張CPDモデルを用いた高炉羽口部の微粉炭燃焼挙動の予測 査読

    川島 知之, 村尾 明紀, 山本 尚貴, 安藤 誠, 岡田 淳, @渡邊 裕章

    鉄と鋼   104 ( 12 )   766 - 775   2018年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Pulverized coal injection into blast furnace is the precious technology to decrease the iron making cost. To inject more pulverized coal, it is necessary to investigate the combustion behavior of pulverized coal around the tuyere and many numerical simulations as well as experiments have been carried out. In this paper, by using Extended CPD model which is new devolatilization model and Large Eddy Simulation model, the combustion behavior of individual pulverized coal particles was investigated. The volume fraction of CO+CO2 which is the indicator of how much carbon included in pulverized coal changed to gas phase was reasonably predicted by new simulation model. It is suggested the devolatilization processes of pulverized coals under 40 μm varied widely between individual particles.

  • Experimental and numerical investigation of effects of particle shape and size distribution on particles' dispersion in a coaxial jet flow 査読 国際誌

    #Wei Zhang, Kazuki Tainaka, @Seongyool Ahn, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    Advanced Powder Technology   29   2322 - 2330   2018年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In this study, an experimental and a numerical investigations are performed to investigate the effect of particle’s shape and size distribution on its dispersion behavior. Firstly, particle dispersion of pulverized coal and spherical polymer particles is observed by Particle Image Velocimetry (PIV) technique in the experiment. Secondly, a simulation is performed to analyze the particle dispersion in detail. Spherical and spheroidal motion models are applied to particle’s movement to investigate the shape effect. Furthermore, monodisperse and polydisperse for particles are applied to investigate the size distribution effect on the dispersion. Experimental results show that in the jet turbulence flow, pulverized coal par- ticles, which have complex shapes and various sizes, have quite different dispersion behavior compared to spherical particles. In terms of the results of the simulation, this difference is mainly caused by the size distribution effect. Although particle’s shape affects the dispersity, it is weakened by the size distribution effect.

  • Numerical investigation of effects of particle shape on dispersion in an isotropic turbulent flow 査読 国際誌

    #Wei Zhang, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    Advanced Powder Technology   29   2048 - 2060   2018年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    To investigate the effects of particle shape on the dispersion in an isotropic turbulent flow, herein two direct numerical simulations are performed. The six degrees of freedom motion of spherical and spher- oidal particles in a vertical uniform flow and a gas-particle two-way isotropic turbulent flow. The former, which is investigated using a numerical simulation with the Arbitrary Lagrangian-Euler (ALE) method, shows that a spheroidal particle travels with rotating and oscillating motions, which significantly affect the pressure and the friction force on the particle’s surface. The trend of the fluid force acting on the spheroidal particle’s surface also oscillates and differs from that on a spherical particle. The time variation of the fluid force on the spheroidal particle is modeled in the CD equation, which has a sine curve’s PDF relation with Rep and the particle’s maximum and minimum CD values. The latter simulation examines the effects of the particle shape on the dispersion with the motion model developed above. The particle’s dispersion behavior, which is analyzed by the statistical variable D and the Radial Distribution Function (RDF), shows that the dispersion motion is markedly affected by particle’s sphericity, especially for par- ticles with a relatively small sphericity. The results suggest that this difference can influence ignitability, flammability, and the concentration of combustible gases released by particles, and requires further study.

  • Prediction of hot coke oven gas reforming by LES coupled with the extended flamelet/progress variable approach 査読 国際誌

    #Panlong Yu, Koyo Norinaga, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    Fuel   231   234 - 243   2018年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Direct numerical simulation of ignition of a single particle freely moving in a uniform flow 査読 国際誌

    #Wei Zhang, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    Advanced Powder Technology   28   2893 - 2902   2017年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Numerical analysis of particle dispersion and combustion characteristics on a piloted coaxial pulverized coal jet flame 査読 国際誌

    @Seongyool Ahn, Kenji Tanno, @Hiroaki Watanabe

    Applied Thermal Engineering   124   1194 - 1202   2017年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Extension of the chemical percolation devolatilization model for predicting formation of tar compounds as soot precursor in coal gasification 査読 国際誌

    Satoshi Umemoto, Shiro Kajitani, Koichi Miura, Hiroaki Watanabe, Motoaki Kawase

    Fuel Processing Technology   159   256 - 265   2017年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Numerical investigation of effects of CO2 recirculation in an oxy-fuel IGCC on gasification characteristics of a two-stage entrained flow coal gasifier 査読 国際誌

    Hiroaki Watanabe, Seongyool Ahn, Kenji Tanno

    Energy   118   181 - 189   2016年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Effects of CO2 recirculation within an oxy-fuel IGCC plant on a gasification characteristics of a two-stage entrained flow coal gasifier was numerically investigated by means of a three-dimensional unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) simulation. The RNG k ε model and the Eulerian-Lagrangian manner were used to consider the effect of turbulence and the particles' motions, respectively. A char gasification model in which the Langmuir-Hinshelwood formulation was coupled with the random pore model was employed to estimate gasification reaction rate. Results showed that the gasification per- formance such as the per pass carbon conversion efficiency for the oxy-fuel condition in which CO2 replaced N2 in the primary and secondary gas flows was in the same level for the air-blown condition in which O2 flowed into the gasifier with N2, while the gaseous temperature drastically decreased for the former case. It was also found that the gaseous temperature was recovered to the same level for the air- blown condition with at least more than 35% of oxygen concentration in the gasifying agent and simultaneously the highly gasification performance was observed. It is essential to control O2 and CO2 concentrations in the gasifying agent to turn the CO2 recirculation to advantage in utilization of the O2- CO2 blown gasifier in the oxy-fuel IGCC system.

  • Primary soot particle distributions in a combustion field of 4kW pulverized coal jet burner measured by time resolved laser induced incandescene (Tire-LII) 査読 国際誌

    Nozomu Hashimoto, Jun Hayashi, Noriaki Nakatsuka, Kazuki Tainaka, Satoshi Umemoto, Hirofumi Tsuji, Fumiteru Akamatsu, Hiroaki Watanabe, Hisao Makino

    Journal of Thermal Science and Technology   1 - 11   2016年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    To develop accurate models for the numerical simulation of coal combustion field, detailed experimental data using laser techniques, which can figure out the basic phenomena in a coal flame, are necessary. In particular, soot is one of the important intermediate substances in a coal flame. This paper is the first paper in the world reporting soot particle size distributions in a coal flame. The spatial distribution of the primary soot particle diameter were measured by the combination of the time-resolved laser induced incandescence (TiRe-LII) method and the thermophoretic sampling (TS) method. The primary soot particle diameter distribution was expressed by the log normal function based on the particle diameter measurement using SEM images obtained from the TS samples. The relative function between the signal decay ratio obtained by TiRe-LII and the primary soot particle diameter was defined based on the log normal function. Using the relative function, the spatial distributions of the primary soot particle diameter with the soot volume fraction were obtained. The results show that the small isolated soot regions instantaneously exist in the entire combustion field. This characteristics is different from spray combustion field. From the ensemble-averaged TiRe-LII images, it was found that the soot volume fraction and the primary soot particle diameter increases with increasing the height above the burner in any radial distance. It was also found that the volumetric ratio of small particles decreases with increasing radial distance at the region close to the burner exit. However, the variation of the soot particle diameter distribution along the radial direction becomes small in the downstream region. This tendency is caused by the turbulent mixing effect. It is expected that the accurate soot formation model will be developed in the near future by using the data reported in this paper.

    DOI: 10.1299/jtst.2016jtst0049

  • Effect of different fuel NO models on the prediction of NO formation/reduction characteristics in a pulverized coal combustion field 査読 国際誌

    Nozomu Hashimoto, Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, Hiromi Shirai

    Energy   118   47 - 59   2016年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    To investigate the effects of fuel NO formation models on the prediction of NO concentrations in a coal combustion field, numerical simulations for a coal combustion field in a 760 kW test furnace were performed. Three models, those proposed by De Soete, Chen et al. and Mitchell et al. were employed to calculate fuel NO formation originating from volatile matter. The results show that the model proposed by Mitchell et al. reproduces the tendency of the experimental data better than the other two models. In addition, the difference between the NO conversion ratios of bituminous coal and sub-bituminous coal that contains a high level of moisture was examined in detail using simulation results from the model of Mitchell et al. It was found that the formation of a region with a low oxygen mole fraction immediately downstream of a region with a high NO production rate is essential to realize a low NO conversion ratio.

  • Numerical investigation of reaction kinetics of coal volatiles with a detailed chemistry and its simplification 査読 国際誌

    Seongyool Ahn, Hiroaki Watanabe, Tetsuya Shoji, Satoshi Umemoto

    Journal of Thermal Science and Technology   1 - 11   2016年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Reaction kinetics of coal volatile were numerically investigated based on analyses during reaction mechanism reduction procedure in detail in this paper. Computation on a closed homogeneous reactor model was performed to clarify important chemical species and their reaction pathways with evaluating the capability of prediction of ignition delay time and chemical species concentration under a wide range of equivalence ratios and temperatures. The kinetics of large hydrocarbons such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) that comprise a large portion of combustion features for complex hydrocarbon materials was focused on in a coal flame. The data computed here was analyzed through the combined process of the directed relation graph with error propagation and sensitivity analysis (DRGEPSA) and the computational singular perturbation (CSP) that can evaluate the roles of each species and reaction pathway respectively in the chemical system. Results show that hydrocarbons such as aromatics, methyl and ethyl groups play important role in the ignition and flame propagation processes. Finally, the skeletal mechanism including 64 species and 150 reactions was derived from the detailed mechanism that consists of 257 species and 1107 reactions within 30% error in the prediction of the ignition delay time and the mole fractions of major species in the propagating flame.

    DOI: DOI: 10.1299/jtst.2016jtst0014

  • Numerical analysis of effect of furnace scale on heat transfer mechanism of coal particles in pulverized coal combustion field 査読 国際誌

    Nozomu Hashimoto, Hiroaki Watanabe

    Fuel Processing Technology   145   20 - 30   2016年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    To investigate the effect of the furnace scale on the heat transfer mechanism of coal particles, numerical simula- tions of coal combustion fields in three different scale furnaces (915 MWth actual large scale boiler, 2.4 MWth and 0.76 MWth test furnaces) were conducted. High accuracy of simulation methods was validated with the mea- sured data. From the comparison of numerical simulations between three different scale furnaces, it was clarified that the particle residence time with high particle temperature for a small scale furnace is shorter than that for a large scale furnace even if the particle residence time passing the high temperature gas is the same. This is caused by the insufficient heat gain of particles for a small scale furnace due to the lower radiation heat transfer because of the thinner flame thickness in the small furnace. The sphericity of ash particles from small scale furnaces is lower than that for large scale furnaces due to the shorter particle residence time with high particle temperature. These findings should be considered when the usability of coal brands for actual large scale boilers is evaluated by the fly ash properties from a small scale experimental furnace.

  • Improved measurement characteristics of elemental compositions using laser-induced breakdown spectroscopy 査読 国際誌

    Zhenzhen Wang, Yoshihiro Deguchi, Shunpei Katsumori, Akihiro Ikutomo, Junjie Yan, Jiping Liu, Kazuki Tainaka, Kenji Tanno, Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose

    Spectroscopy   31 ( 1 )   1 - 7   2016年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Rapid detection of coal and fly ash is significant to improve the efficiency of thermal power plants and reduce environmental pollution. Given its fast response, high sensitivity, real-time, and non- contact features, laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) has a great potential for on-line measurement in these applications. The direct measurement of particles and gases using LIBS was studied, and the method was shown to be effective for this application.

  • 境界近傍フィルタが壁面近傍渦運動から発生する空力音の数値計算に与える影響 査読

    若松 裕紀, 渡邊 裕章, 井上 洋平, 前川 博

    ながれ   34 ( 6 )   433 - 444   2015年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Compact schemes combined with compact filters are widely used for computational aeroacoustics. As compact filters require special treatment near the boundaries, near boundary filters were proposed by Visbal and Gaitonde (AIAA Paper, (1998)) and Gaitonde and Visbal (AIAA Journal, (2000)). However, these proposed near-boundary filter formulas have several drawbacks, the influence on computations of aerodynamic sound has not been uncovered. In this paper, we focus on the effects of these filters at the near-boundary points on the accurate calculation of aerodynamic sound generated by vortical flows near a wall. The results reveal that the appropriate filtering at the near-boundary nodes with no adverse impact on stability is essential to compute aerodynamic sound. The application of high-order boundary formulas such as 6th order boundary compact filtering is not appropriate because of an incorrect vortex motion and resultant spurious sound fields. A higher order boundary compact filter is not necessarily suitable for computations of aerodynamic sound due to its spectral function. In the case of using lower order centered filtering formulas approach, the value of a free parameter of the filter and the grid resolution have a serious influence on the computation of aerodynamic sound. Two appropriate filters at the near-boundary are presented.

  • Effects of parcel modeling on particle dispersion and interphase transfers in a turbulent mixing layer 査読 国際誌

    Hiroaki Watanabe, Daisuke Uesugi, Masaya Muto

    Advanced Powder Technology   26   1719 - 1728   2015年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A three-dimensional particle-laden two-phase direct numerical simulation by employing the Eulerian–Lagrangian method is performed to investigate effects of parcel modeling on characteristics of particles’ spatial dispersion, interphase mass and momentum transfers in a turbulent mixing layer. As the parcel models, two typical models such as the volume fixed model, VFM, in which each parcel has the same vol- ume and the number fixed model, NFM, in which each parcel represents the same number of particles are examined. The case without the parcel model is also performed to compare with the models as a refer- ence, RC. Results show that the parcel models significantly affect the particle dispersion, interphase mass and momentum transfers. It is found that NFM can qualitatively capture the trend of RC with small dis- crepancies, while VFM cannot reproduce it very much. The discrepancies become marked with increasing the number of particles represented by one parcel. The results suggest that the parcel models should be carefully treated with confirming the number of particles represented by one parcel in the entire range of particle size distribution.

  • A CFD study on the reacting flow of partially combusting hot coke oven gas in a bench-scale reformer 査読 国際誌

    Chengyi Li, Srinivas Appari, Ryota Tanaka, Kyoko Hanao, Yeonkyung Lee, Kudo Shinji, Hayashi Jun-ichiro, Vinod M. Janardhanan, Hiroaki Watanabe, Koyo Norinaga

    Fuel   159   590 - 598   2015年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A computational fluid dynamics (CFD) approach to simulate reacting flow in a hot coke oven gas (HCOG) reformer is presented. The HCOG was reformed by non-catalytic partial oxidation in a tubular reactor (0.6 m i.d. and

  • 非球形粒子運動の数値解析(一様流中の粒子運動に対する湧き出しの影響) 査読

    チョウ イ, 武藤 昌也, 堀 高太郎, 渡邊 裕章, 北川 敏明

    日本機械学会論文集   81 ( 827 )   1 - 12   2015年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    This paper reports a numerical investigation of the motion of spherical and non-spherical particles with/without gas blowing-out in a vertical uniform flow. A sphere, spheroid and pulverized coal particle are targeted in this study. The shape of coal particle is three-dimensionally modeled by scanning a coal particle using the X-ray CT method. As a first stage of the research, the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is validated by comparing with the experiment. Secondly, the simulations of spherical and non-spherical particles with or without gas blowing-out in a vertical uniform flow are performed. The results show that the spheroidal particle with equivalent volume has a more similar accelerating motion to that of coal particle than spherical particle. For spheroidal particle, its distribution of PDF of CD shows a possibility to make a CD equation with Re and particle’s orientation. It is also revealed that the motion of coal particle with irregular shape is significantly dependent on its shape, especially with gas blowing-out. A new model in which this complex shape effects can be considered is required to describe the irregular shape particle.

    DOI: 10.1299/transjsme.15-00068

  • 壁面近傍のスキームが壁面近傍渦運動から発生する空力音の数値計算に与える影響 査読

    若松 裕紀, 渡邊 裕章, 井上 洋平, 前川 博

    日本機械学会論文集   81 ( 823 )   1 - 20   2015年2月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In this paper, direct numerical simulations of the sound from vortex dipole rebound from an adiabatic non-slip wall are performed to investigate the impacts of the boundary schemes combined with the 6th order compact scheme on the capability of capturing the acoustic waves generated by vortical flows near a wall. The free parameter of the compact filter α=0.45 and α=0.49 are chosen to clarify effects of boundary schemes in high wave number region. Results show that some boundary schemes make the computations unstable and high order boundary schemes are not always appropriate. It is found that in the case of α=0.45, no remarkable difference is found in the results computed by each boundary scheme. On the other hand, in the case of α=0.49, the vorticity of vortex dipole almost does not depend on the each scheme. However, the vorticity of secondary vortex on the wall computed depends on the each boundary scheme and spatial resolution. This causes large difference in the distributions of vorticity and sound waves. It is therefore clearly understood that the characteristics of the first derivative of the boundary schemes combined with the 6th order compact scheme in the high wave number band affect the capability to precisely capture the aerodynamic sound. When the compact filter’s free parameter is chosen to be α=0.49, the boundary schemes have a strong influence on the computation of aerodynamic sound. Special attention to a combination of boundary and compact schemes is required to perform accurate computations of aerodynamic sound generated by flows near a wall.

    DOI: 10.1299/transjsme.14-00544

  • 等方性乱流場における粉体の固気反応特性 査読

    丹野 賢二, 渡邊 裕章, 牧野 尚夫

    粉体工学会誌   51   2014年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 乱流混合層中の粒子挙動に及ぼす代表粒子モデルの影響 査読

    渡邊 裕章, 上杉 太亮, 武藤 昌也

    粉体工学会誌   51   2014年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Three-dimensional direct numerical simulation is performed in a particle-laden turbulent mixing layer to investigate the effects of a parcel modeling on the charac- teristics of particle dispersion, scalar diffusion and velocity fluctuation. The effects of the parcel model are carefully investigated and discussed in comparison with the case in which the parcel model is not used as a reference, RC, in terms of the number of particles represented by a parcel, Np, and Stokes number defined by the particle relaxation time and Kolomogorov time scale, St. Results show that the parcel model can capture almost behavior of particle dispersion while the discrepancy between the model and RC becomes larger with increasing Np. The evaporation rate is sup- pressed by employing parcel model, because the vapor pressure in a cell is rapidly saturated by the parcel which represents a number of particles and subsequently the mass transfer number is underestimated. The trend of turbulence modulation is qualitatively captured by the cases employing the parcel model with the small Np while the case with the larger Np and St cannot capture the trend. It is therefore essential that Np and St are carefully determined to avoid capturing the nonphysical behavior in a numerical simulation with the parcel model.

  • Predicting the temperature and reactant concentration profiles of reacting flow in the partial oxidation of hot oven gas using detailed chemistry and a one-dimensional flow model 査読 国際誌

    Srinivas Appari, Ryota Tanaka, Chengyi Li, Kudo Shinji, Hayashi Jun-ichiro, Vinod M. Janardhanan, Hiroaki Watanabe, Koyo Norinaga

    Chemical Engineering Journal   266   2014年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A numerical approach is presented for predicting the species concentrations and temperature profiles of chemically reacting flow in the non-catalytic partial oxidation of hot coke oven gas (HCOG) in a pilot- scale reformer installed on an operating coke oven. A detailed chemical kinetic model consisting of 2216 reactions with 257 species ranging in size from the hydrogen radical to coronene was used to pre- dict the chemistries of HCOG reforming and was coupled with a plug model and one-dimensional (1D) flow with axial diffusion model. The HCOG was a multi-component gas mixture derived from coal dry distillation, and was approximated with more than 40 compounds: H2, CO, CO2, CH4, C2 hydrocarbons, H2O, aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, and polycyclic aromatic hydrocarbons up to coronene. The measured gas temperature profiles were reproduced successfully by solving the energy balance equation accounting for the heat change induced by chemical reactions and heat losses to the surroundings. The approach was evaluated critically by comparing the computed results with experimen- tal data for exit products such as H2, CO, CO2, and CH4, in addition to the total exit gas flow rate. The axial diffusion model slightly improves the predictions of H2, CO, and CO2, but significantly improves those of CH4 and total exit flow rate. The improvements in the model predictions were due primarily to the improved temperature predictions by accounting for axial diffusion in the flow model.

    DOI: 10.1016/j.cej.2014.12.041

  • Large-eddy simulation of pulverized coal jet flame –Effect of oxygen concentration on NOx formation- 査読 国際誌

    Masaya Muto, Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, Satoru Komori, Saravanan Balusamy, Simone Hochgreb

    Fuel   142   2014年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Large-eddy simulation is applied to a laboratory-scale open-type pulverized coal flame generated by a triple stream burner, and the NO production and reduction in oxy-fuel condition are investigated for the first time. Pulverized Cerrejon coal which is classified as bituminous coal is used as a fuel. The results show that regardless of the equivalence ratio, as the O2 concentration increases from 21% to 40%, O2 consumption becomes marked because gas temperature rises and oxidation reaction is enhanced by the higher concentration of O2. Also, NO is formed rapidly due to the oxidation reaction of nitrogen from volatile matter of coal, and its concentration reaches a few hundred ppm further downstream. After the rapid formation, in the case of equivalence ratio larger than unity, NO decreases, because the reducing atmosphere becomes dominant due to the lack of O2. The trend becomes significant as the O2 concentra- tion in the carrier gas increases from 21% to 40%. In the case of equivalence ratio less than unity, on the other hand, NO does not decrease clearly, because the oxidizing atmosphere contributes to the further formation of NO. Present study shows the usefulness of the large-eddy simulations for predicting the characteristics of pulverized coal flames.

    DOI: 10.1016/j.fuel.2014.10.069

  • Modeling and simulation of coal gasification on an entrained flow coal gasifier with a recycled CO2 injection 査読 国際誌

    Hiroaki Watanabe, Kenji Tanno, Hiroki Umetsu, Satoshi Umemoto

    Fuel   142   2014年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Partially sharing of active sites on char particle by multicomponent gasifying agent and detailed chemistry of water–gas-shift reaction are modeled and implemented. A three-dimensional RANS-based simulation with these models is also performed to investigate effects of a CO2 injection on gasification characteristics within an entrained flow coal gasifier. Results show that the gasification performance such as carbon conversion, product gas composition and gaseous temperature distribution is precisely cap- tured by the present simulation. The reaction inhibition by the product gas and the reaction suppression by the multicomponent gasifying agent’s partially sharing active sites are reasonably predicted. The effects of the CO2 injection on the gasification characteristics are also discussed in detail with considering contributions of reaction pathways to the gasification performance. It is revealed that it is essential to locally control exothermic gaseous reactions and endothermic heterogeneous reactions in order to take advantage of the CO2 injection.

    DOI: 10.1016/j.fuel.2014.11.012

  • Modeling and simulation of pulverized coal char combustion 査読

    H. Umetsu, H. Watanabe, S. Kajitani, S. Umemoto

    SPEIC 2014: Towards Sustainable Combustion   2014年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

    The char combustion/gasification reaction is one of the most important keys for obtaining an accurate prediction because the reaction is often the rate-limiting reaction in a system. However, it is often difficult to obtain a good agreement with measured conversion without making an adjustment of the model parameters for each intended furnace because of its great simplicity, although the original model parameters which are determined by fundamental experiments (e.g. thermogravimetric analysis and drop tube furnace) should be used for any furnace. In this paper, the char combustion model (H. Umetsu, et al. Combustion and Flame, 2014) was examined for two kinds of numerical simulation: (i) one-dimensional simulation in which the flow field is assumed to be a plug flow and (ii) three-dimensional simulation using LES for fluid and Lagrangian particle tracking. The char combustion model was validated using the char oxidation data obtained by a drop tube furnace. For 1D simulation, it was demonstrated that the model can precisely capture characteristics in the wide range of temperatures and stages of carbon conversion. For 3D simulation, the same values of the model parameters were used and it was found that a plug flow assumption was relatively valid for the rear section of the furnace but a non-negligible disturbance in flow field was observed around the injector owing to a large difference in velocity between that from the injector and bulk flow. Because of the disturbance, a high conversion was observed for the region near the injector compared with 1D simulation. However, lower conversions were observed for the rear section. This is obviously because of lower temperature of the gas on the central axis.

  • コンパクトスキームとコンパクトフィルタの組み合わせの圧縮性流れ数値計算への適用性評価 査読

    若松 裕紀, 渡邊 裕章

    日本機械学会論文集   80 ( 816 )   1 - 19   2014年10月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Characteristics of compact schemes combined with compact filters for compressible flows are numerically investigated on the Sod's problem in this study. Tridiagonal 6th, 8th and pentadiagonal 10th order compact schemes developed by Lele and 4th order compact scheme developed by Kim are used for the spatial derivatives and compact filters proposed by Lele, Gaitonde, Zhanxin, Kim are examined under CFL=1.0 condition. L1 and L2 norm are calculated from errors on velocity field from the end of expansion wave to shock. Results show that the compact filter developed by Gaitonde (free parameter is near 0.5) with Lele's 6th order compact scheme makes large error near the end of expansion wave and it cannot remove numerical oscillations perfectly near boundary. It is also revealed by the tests with Gaitonde's 8th order compact filter that the higher order compact scheme developed by Lele makes smaller L1 and L2 norms and the 4th order compact scheme developed by Kim makes the smallest L1 and L2 norm. In addition, it is found by the tests with Kim's 6th order compact filter that the higher order compact scheme developed by Lele makes smaller L1 and L2 norms and the 4th order compact scheme developed by Kim makes the smallest L1 and L2 norm. In all combinations of compact schemes and compact filters assessed in the present paper, although no combination of them can suppress spurious oscillations near the end of expansion wave and a shock perfectly, Kim's 4th order compact scheme combined with Kim's 6th order compact filter is the most appropriate to capture shock.

    DOI: 10.1299/transjsme.2014fe0227

  • Large-eddy simulation of a pulverized coal multi-burner system 査読

    M. Muto, H. Watanabe, R. Kurose, S. Komori

    11th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI)   2014年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

  • Application of laser diagnostics to thermal power plants and engines 査読 国際誌

    Y. Deguchi, T. Kamimoto, Z. Z. Wang, J. J. Yan, J. P. Liu, H. Watanabe, R. Kurose

    Applied Thermal Engineering   73   2014年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The demands for lowering the burdens on the environment will continue to grow steadily. It is important to monitor controlling factors in order to improve the operation of industrial thermal systems. In engines, exhaust gas temperature and concentration distributions are important factors in nitrogen oxides (NOx), total hydrocarbon (THC) and particulate matter (PM) emissions. Coal and fly ash contents are parameters which can be used for the control of coal-fired thermal power plants. Monitoring of heavy metals such as Hg is also important for pollution control. In this study, the improved laser measurement techniques using computed tomography-tunable diode laser absorption spectroscopy (CT-TDLAS), low pressure laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), and laser breakdown time-of-flight mass spectrometry (LB-TOFMS) have been developed and applied to measure 2D temperature and species concentrations in engine exhausts, coal and fly ash contents, and trace species measurement. The 2D temperature and NH3 concentration distributions in engine exhausts were successfully measured using CT-TDLAS. The elemental contents of size-segregated particles were measured and the signal stability increased using LIBS with the temperature correction method. The detection limit of trace species measurement was enhanced using low pressure LIBS and LB-TOFMS. The detection limit of Hg can be enhanced to 3.5 ppb when employing N2 as the buffer gas using low pressure LIBS. Hg detection limit was about 0.82 ppb using 35 ps LB-TOFMS. Compared to conventional measurement methods laser diagnostics has high sensitivity, high response and non-contact features for actual industrial systems. With these engineering developments, transient phenomena such as start-ups in thermal systems can be evaluated to improve the efficiency of these thermal processes.

    DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2014.05.063

  • Effects of ambient pressure and precursors on soot formation in spray flames 査読 国際誌

    H. Watanabe, R. Kurose, M. Hayashi, T. Kitano, S. Komori

    Advanced Powder Technology   25   2014年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The effects of ambient pressure on soot formation in spray jet flames are investigated by means of a two- dimensional direct numerical simulation (DNS). In addition, the effects of precursors on soot formation are also discussed. The inception models considering acetylene and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) precursors are employed and compared in this study. The extended flamelet/progress-variable approach (EFPV) in which heat transfer between a droplet and the surrounding fluid can be considered is employed as a combustion model. Jet A is used as a liquid fuel with considering the detailed chemistry including 274 chemical species and 1537 elemental reactions by the flamelet library. The evaporating droplets’ motions are tracked by the Lagrangian method and the non-equilibrium Langmuir–Knudsen model is used as an evaporation model. Results show that the spray jet flame structure and the soot for- mation characteristics are considerably affected by the ambient pressure condition. The soot volume frac- tion increases with increasing the ambient pressure. It is also revealed that the dominant process to promote the soot formation is different between the acetylene and PAH precursor models. It is essential to model a soot inception process with appropriate precursors in order to understand a detail mechanism of soot formation, since the precursor which plays the important role depends on the type of fuel and the combustion conditions.

    DOI: 10.1016/j.apt.2014.03.022

  • Large-eddy simulation of an inclined round jet issuing into a crossflow 査読 国際誌

    E. Sakai, T. Takahashi, H. Watanabe

    International Journal of Heat and Mass Transfer   69   2014年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    For understanding of film cooling flow fields on gas turbine blades, this paper reports on a series of large- eddy simulations of an inclined round jet issuing into a crossflow. Simulations were performed at four blowing ratios, BR = 0.1, 0.5, 0.7 and 1.0, and the Reynolds number, Re = 15,300, based on the crossflow velocity and film cooling hole diameter. Results showed that the cooling jet flow structure drastically changed with the blowing ratio. A pair of rear vortices and hairpin vortices were observed for BR = 0.1. A horseshoe vortex periodically ejected, a pair of hanging vortices, a pair of rear vortices and hairpin vor- tices were observed for BR = 0.5. Similar vortical structures to BR = 0.5 were observed for BR = 0.7 although horseshoe vortex was not ejected periodically and stayed at a leading edge of the hole exit. For BR = 1.0, in addition to the former mentioned vortices, shear layer vortices and vertical streaks were observed on an upstream edge of the jet. It was consequently understood that the ubiquitous counter- rotating vortex pair which can be observed in the time-averaged flow field was actually originated in the different vortical structures with varying BR conditions. Temperature fields were also investigated to clarify how these different vortical structures affect the film cooling effectiveness.

  • Analysis and modeling of char particle combustion with heat and multicomponent mass transfer 査読 国際誌

    H. Umetsu, H. Watanabe, S. Kajitani, S. Umemoto

    Combustion and Flame   161   2014年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A char combustion model suitable for a large-scale boiler/gasifier simulation, which considers the variation of physical quantities in the radial direction of char particles, is developed and examined. The structural evolution within particles is formulated using the basic concept of the random pore model while simultaneously considering particle shrinkage. To reduce the computational cost, a new approximate analytical boundary condition is applied to the particle surface, which is approximately derived from the Stefan–Maxwell equations. The boundary condition showed reasonably good agreement with direct numerical integration with a fine grid resolution by the finite difference method under arbitrary conditions. The model was applied to combustion in a drop tube furnace and showed qualitatively good agreement with experiments, including for the burnout behavior in the late stages. It is revealed that the profiles of the oxygen mole fraction, conversion, and combustion rate have considerably different characteristics in small and large particles. This means that a model that considers one total conversion for each particle is insufficient to describe the state of particles. Since our char combustion model requires only one fitting parameter, which is determined from information on the internal geometry of char particles, it is useful for performing numerical simulations.

  • Large-eddy simulation of turbulent spray combustion in a subscale aircraft jet engine combustor –Predictions of NO and soot concentrations- 査読 国際誌

    H. Moriai, R. Kurose, H. Watanabe, Y. Yano, F. Akamatsu, S. Komori

    Transaction of the ASME, Journal of Gas Turbine and Power   135   2013年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Large-eddy simulation (LES) is applied to turbulent spray combustion fields in a subscale (1/2) aircraft jet engine combustor with an air-blast type swirl fuel nozzle and validity is examined by comparing with measurements. In the LES, Jet-A is used as liquid fuel, and individual droplet motion is tracked in a Lagrangian manner with a parcel model. As a turbulent combustion model, the extended flamelet/progress-variable approach, in which heat transfer between droplets and ambient gas including radiation and heat loss from walls can be taken into account, is employed. A detailed chemistry mechanism of Jet-A with 1537 reactions and 274 chemical species is used. The radiative heat transfer is com- puted by the discrete ordinate (DO) method. The equivalence ratio ranges from 0.91 to 1.29. The comparisons of the predicted droplet velocity and size, gaseous temperature, NO, and soot emissions with the measurements show that the present LES is capable of capturing the general features of the turbulent spray combustion fields in the subscale (1/2) aircraft jet engine combustor.

    DOI: 10.1115/1.4024868

  • 分散二相乱流混合層における流れ場の乱れおよびスカラ輸送に及ぼす代表粒子モデルの影響 査読

    武藤 昌也, 上杉 太亮, 渡邊 裕章, 牧野 尚夫

    粉体工学会誌   50   2013年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A two-dimensional direct numerical simulation is performed in a particle-laden turbulent flow to investigate effects of a parcel modeling on characteristics of par- ticles’ dispersion, fluctuation velocity of ambient turbulence and scalar diffusion in a turbulent mixing layer. Two parcel models in which each parcel has the same volume (volume fixed model, VFM) and represents the same number of particles (number fixed model, NFM) are discussed by comparing with directly tracking one by one particle without a parcel model as a referred case (reference case, RC). In consequence of the simulation, the spatial distribution of the dispersed particles for NFM shows a good agreement in comparing with RC. While spatially skewed dis- tribution appeared for VFM. Fluctuation velocity distribution is overestimated for both VFM and NFM in comparing with RC as the number of particle represented by one parcel is increased and subsequently scalar diffusion is overestimated in present numerical conditions.

  • Quantitative elemental detection of size-segregated particles using laser-induced breakdown spectroscopy 査読 国際誌

    Z. Z. Wang, Y. Deguchi, M. Kuwahara, T. Taira, X. B. Zhang, J. J. Yan, J. P. Liu, H. Watanabe, R. Kurose

    Spectrochimica Acta Part B   87   2013年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In order to simulate coal combustion and develop optimal and stable boiler control systems in real power plants, it is imperative to obtain the detailed information in coal combustion processes as well as to measure species contents in fly ash, which should be controlled and analyzed for enhancing boiler efficiency and reducing envi- ronmental pollution. The fly ash consists of oxides (SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, and so on), unburned carbon, and other minor elements. Recently laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) technique has been applied to coal combustion and other industrial fields because of the fast response, high sensitivity, real-time and non-contact features. In these applications it is important to measure controlling factors without any sample preparation to maintain the real-time measurement feature. The relation between particle content and particle diameter is also one of the vital researches, because compositions of particles are dependent on their diameter. In this study, we have detected the contents of size-segregated particles using LIBS. Particles were classified by an Anderson cascade impactor and their contents were measured using the output of 1064 nm YAG laser, a spectro- graph and an ICCD camera. The plasma conditions such as plasma temperature are dependent on the size of particles and these effects must be corrected to obtain quantitative information. The plasma temperature was corrected by the emission intensity ratio from the same atom. Using this correction method, the contents of particles can be measured quantitatively in fixed experimental parameters. This method was applied to coal and fly ash from a coal-fired burner to measure unburned carbon and other contents according to the particle diameter. The acquired results demonstrate that the LIBS technique is applicable to measure size-segregated particle contents in real time and this method is useful for the analysis of coal combustion and its control because of its sensitive and fast analysis features.

    DOI: 10.1016/j.sab.2013.05.034

  • Soot formation characteristics in a lab-scale turbulent pulverized coal flame with simultaneous planar measurements of Laser induced incandescence of soot and Mie scattering of pulverized coal 査読 国際誌

    J. Hayashi, N. Hashimoto, N. Nakatsuka, H. Tsuji, H. Watanabe, H. Makino, F. Akamatsu

    Proceedings of the Combustion Institute   34   2012年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Soot formation characteristics of a lab-scale pulverized coal flame were investigated by performing care- fully controlled laser diagnostics. The spatial distributions of soot volume fraction and the pulverized coal particles were measured simultaneously by laser induced incandescence (LII) and Mie scattering imaging, respectively. In addition, the radial distributions of the soot volume fraction were compared with the OH radical fluorescence, gas temperature and oxygen concentration obtained in our previous studies [1,2]. The results indicated that the laser pulse fluence used for LII measurement should be carefully controlled to measure the soot volume fraction in pulverized coal flames. To precisely measure the soot volume fraction in pulverized coal flames using LII, it is necessary to adjust the laser pulse fluence so that it is sufficiently high to heat up all the soot particles to the sublimation temperature but also sufficiently low to avoid including a too large of a change in the morphology of the soot particles and the superposition of the LII signal from the pulverized coal particles on that from the soot particles. It was also found that the radial position of the peak LII signal intensity was located between the positions of the peak Mie scattering signal intensity and peak OH radical signal intensity. The region, in which LII signal, OH radical fluores- cence and Mie scattering coexisted, expanded with increasing height above the burner port. It was also found that the soot formation in pulverized coal flames was enhanced at locations where the conditions of high temperature, low oxygen concentration and the existence of pulverized coal particles were satisfied simultaneously.

    DOI: 10.1016/j.proci.2012.10.002

  • 噴霧火炎操作条件が微小カーボン粒子の生成特性に及ぼす影響 査読

    渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 林 雅人, 北野 智朗, 牧野 尚夫, 小森 悟

    スマートプロセス学会誌   1   2012年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A two-dimensional direct numerical simulation is applied to spray jet flames, and effects of background pressure and droplet size on soot formation behavior is investigated in detail in the mono-dispersed droplet size conditions. N-decane (C10H22) is used as a liquid fuel, and droplet motion is calculated by the Lagrangian method. The extended flamelet/progress-variable approach is emplyed for the turbulent combustion chemistry. A kinetically based soot formation model with the flamelet model is employed to predict soot formation. The results show that the soot is mainly formed in the large vortex structure in the downstream region and the soot formation behavior is significantly affected by the pressure. It is found that the soot volume fraction and soot particle diameter increases with increasing the pressure due to that the concentration of soot precursor increases and the soot particles' residence time is enlongated in the structure.

  • Two-dimensional direct numerical simulation of spray flames. Part 1: Effects of equivalence ratio, fuel droplet size and radiation, and validity of flamelet model 査読 国際誌

    A. Fujita, H. Watanabe, R. Kurose, S. Komori

    Fuel   104   2012年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The effects of equivalence ratio, fuel droplet size, and radiation on jet spray flame are investigated by means of two-dimensional direct numerical simulation (DNS). In addition, the validity of an extended flamelet/progress-variable approach (EFPV), in which heat transfer between droplets and ambient fluid including radiation is exactly taken into account, is examined. n-decane (C10H22) is used as liquid spray fuel, and the evaporating droplets’ motions are tracked by the Lagrangian method. The radiative heat transfer is calculated using the discrete ordinate method with S8 quadrature approximation. The results show that the behavior of jet spray flame is strongly affected by equivalence ratio and fuel droplet size. The general behavior of the jet spray flames including the heat transfer between droplets and ambient fluid with radiation effect can be captured by EFPV.

    DOI: 10.1016/j.fuel.2012.08.044

  • 噴流噴霧火炎におけるすす生成過程の数値解析 査読

    渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 矢野 裕, 牧野 尚夫, 小森 悟

    粉体工学会誌   49   2012年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A two-dimensional numerical simulation is applied to spray jet flames, and effect of droplet size on soot formation behavior is investigated in detail in the mono- and poly-dispersed droplet size conditions. N-decane(C10H22) is used as a liquid fuel, and droplet motion is calculated by the Lagrangian method. The extended flamelet/progress-variable approach is employed for the turbulent combustion chem- istry. A kinetically based soot formation model with flamelet model is employed to predict soot formation. Radiation is taken into account using the discrete ordinate method. The results show that the soot is mainly formed in the large vortex struc- ture in the downstream region and the soot formation behavior is strongly affected by the droplet size. The soot volume fraction increases with increasing the mono- dispersed droplet size, and the larger droplet in the widely-distributed condition affects the soot formation behavior.

  • 主流中に傾斜して吹出される円形ジェットのラージエディシミュレーション 査読

    酒井 英司, 高橋 俊彦, 渡邊 裕章

    日本機械学会論文集(B編)   78 ( 789 )   2012年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    For understanding of film cooling flow fields on a gas turbine blade, this paper reports on a series of large-eddy simulations of an inclined round jet issuing into a crossflow. Simulations were performed at four blowing ratio conditions, BR=0.1, 0.5, 0.7 and 1.0 and Reynolds number, Re=15,300, based on crossflow velocity and film cooling hole diameter. Results showed that cooling jet flow structure drastically changed with blowing ratio. A pair of rear vortex and hairpin vortex were observed for BR=0.1. A periodic ejection of horseshoe vortex, a pair of hanging vortex, a pair of rear vortex and hairpin vortex were observed for BR=0.5. Similar vortical structures to BR=0.5 were observed for BR=0.7 although horseshoe vortex remained at a leading edge of the hole exit. For BR=1.0, in addition to the former mentioned vortices, spanwise rollers and vertical streaks were observed on an upstream edge of the jet. It was, consequently understood that the ubiquitous counter-rotating vortex pair which can be defined in the time-averaged flow field was actually originated in the different vortical structures with varying BR conditions.

  • Effects of fuel droplet size on soot formation in spray flames formed in a laminar counterflow 査読 国際誌

    J. Hayashi, H. Watanabe, R. Kurose, F. Akamatsu

    Combustion and Flame   158   2011年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The effects of fuel droplet size on soot formation in spray flames formed in a laminar counterflow are investigated experimentally and numerically. Sauter mean diameter (SMD) of quasi-monodispersed fuel spray (n-decane) is carefully controlled independently from the other spray characteristics using a fre- quency-tunable vibratory orifice atomizer, and the two-dimensional spatial distributions of soot volume fraction and soot particle size are measured by laser induced incandescence (LII) and time resolved LII (TIRE-LII), respectively. In addition, the soot formation processes are examined in detail by a two-dimen- sional direct numerical simulation (DNS) employing a kinetically based soot model with flamelet model. The results show that the soot formation area and location are strongly affected by the SMD of the fuel spray. As the SMD of the fuel spray increases, the average soot formation area expands, whereas local suppression of soot formation is instantaneously observed in the spray flames because of the appearance of groups of unburned droplets. The size of soot particles tend to be larger in the outer part of the soot formation area compared to soot in the inner part. This is because the surface growth of soot particles markedly proceeds compared to the coagulation and oxidation.

    DOI: 10.1016/j.combustflame.2011.05.015

  • Development of oxy-fuel IGCC system with CO2 recirculation for CO2 capture 査読 国際誌

    Y. Oki, J. Inumaru, S. Hara, M. Kobayashi, H. Watanabe, S. Umemoto, H. Makino

    Energy Procedia   4   1066 - 1073   2011年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.egypro.2011.01.156

  • Negative Magnus effect on a rotating sphere at around the critical Reynolds number 査読 国際誌

    M. Muto, H. Watanabe, M. Tsubokura, N. Oshima

    Journal of Physics   318   2011年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Negative Magnus lift acting on a sphere rotating about the axis perpendicular to an incoming flow is investigated using large-eddy simulation at three Reynolds numbers of 1.0×104, 2.0 × 105, and 1.14 × 106. The numerical methods adopted are first validated on a non-rotating sphere and the spatial resolution around the sphere is determined so as to reproduce the laminar separation, reattachment, and turbulent transition of the boundary layer observed at around the critical Reynolds number. In the rotating sphere, positive or negative Magnus effect is observed depending on the Reynolds number and the rotating speed imposed. At the Reynolds number in the subcritical or supercritical region, the direction of the lift force follows the Magnus effect to be independent of the rotational speed tested here. In contrast, negative lift is observed at the Reynolds number at the critical region when particular rotating speeds are imposed. The negative Magnus effect is discussed in the context of the suppression or promotion of boundary layer transition around the separation point.

    DOI: 10.1088/1742-6596/318/3/032021

  • Study on droplet entrainment of high-viscosity falling liquid film 査読 国際誌

    J. Inumaru, M. Otaka, H. Watanabe

    Journal of Fluid Science and Technology   5   2010年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    An experimental study of counter-current annular two-phase flow of high-viscosity liquid and air in a large diameter pipe was carried out to investigate the inception criterion for entrainment of molten slag droplet in an entrained flow coal gasifier. Liquid film thickness was measured using a high-speed camera for 4 types of liquid with various viscosities and surface tensions. It was clearly shown that the measured average wave amplitude had a good correlation with the gas Reynolds number, and that the predicted critical gas velocity for droplet inception using new formula of wave amplitude had a good agreement with the experimental results under the condition of very low fluid Reynolds number( Ref ≤10). The critical Weber number Wec =1.73 was obtained as inception criterion of droplet entrainment.

  • Numerical simulations of pulverized coal combustion 査読 国際誌

    R. Kurose, H. Watanabe, H. Makino

    KONA Powder and Particle Journal   27   2009年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Coal is an important energy resource for meeting the further demand for electricity, as coal reserves are much more abundant than those of other fossil fuels. In pulverized coal fired power plants, it is very important to improve the technology for the control of environmental pollutants such as NOx, SOx and ash particles including unburned carbon. With the remarkable progress in the performance of computers, it is strongly expected that the computational fluid dynamics (CFD) would be a tool for the development and design of such suitable combustion furnaces and burners for the pulverized coal combustion. The focus of this review is to highlight our recent progress of CFD of the pulverized coal combustion in terms of Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) simulation and Large-Eddy Simulation (LES) together with some of future perspectives.

  • 噴流床ガス化炉内における溶融スラグ飛散現象の発生条件 査読

    犬丸 淳, 渡邊 裕章, 大高 円, 芦澤 正美, 市川 和芳

    日本機械学会論文集(B編)   75 ( 756 )   2009年8月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 噴霧燃焼時のすす生成に及ぼす液滴径の影響 査読

    渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 牧野 尚夫, 小森 悟

    粉体工学会誌   46   2009年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A two-dimensional numerical simulation is applied to spray flames formed in a laminar counterflow, and effect of droplet size on soot formation behavior is inves- tigated in detail. N-decane(C10H22) is used as a liquid fuel, and droplet motion is calculated by the Lagrangian method. A one-step global reaction is employed for the combustion heat release. A kinetically based soot formation model with flamelet model is employed to predict soot formation. Radiation is taken into ac- count using the discrete ordinate method. The results show that the diffusion and premixed combustion co-exist in the spray flame and the soot is mainly formed in the spray diffusion flame region. The soot formation behavior is strongly affected by the droplet size. The soot volume fraction increases with increasing the droplet size.

  • スラグ溶融バーナー点火時期判定手法の検討 査読

    村田 博士, 中島 慶人, 渡邊 裕章

    電気学会論文誌C   129   2009年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Large-eddy simulation of swirling flows in a pulverized coal combustion furnace with a complex burner 査読 国際誌

    H. Watanabe, R. Kurose, S. Komori

    Journal of Environment and Engineering   4   2009年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    LES (Large-eddy simulation) of swirling cold-flows in a pulverized coal combustion furnace is performed and validated by comparing with experiment and RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) simulation with the standard k-ε model. Unstructured grids and energy-conserving scheme are employed to obtain robust and accurate solutions at high swirl numbers. The results show that the LES is in good agreement with the experiment in terms of the recirculation flow, though the RANS simulation overestimates it. This is considered due to the capability of prediction of turbulent mixing. The effect of secondary and tertiary swirler vanes' angles on the behavior of the recirculation flow are also well predicted by the LES. The recirculation flow affects the flame stabilization and combustion efficiency related to the particle residence time in the furnace. It can be said, therefore, that the LES is strongly recommended for the accurate prediction of the strong swirling flows in such furnaces.

    DOI: 10.1299/jee.4.1

  • 石炭ガス化炉最適運転支援システムの開発 査読

    渡邊 裕章, 所 健一, 渡邊 勇, 村田 博士, 中島 慶人, 原 三郎

    火力原子力発電   2009年2月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    It is important to improve efficiency and to maintain stable operation of a coal gasifier in a commercial use of IGCC. In this paper, an optimization system for gasifier operating conditions which diagnoses an operation status via processes of online data and image of slag flow is described. It is confirmed that the system presented here is useful to assess the gasification condition in the verification using CRIEPI's research gasifier“FRONTIA”.

  • 高粘性流下液膜からの液滴発生に関する研究 査読

    犬丸 淳, 大高 円, 渡邊 裕章

    日本機械学会論文集(B編)   74 ( 747 )   2008年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 噴流噴霧火炎挙動に及ぼす輻射の影響 査読

    渡邊 裕章, 馬場 雄也, 黒瀬 良一, 小森 悟

    日本機械学会論文集(B編)   74 ( 744 )   2008年8月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 噴霧火炎中におけるすす生成過程に関する研究(燃料噴霧の粒度分布がすす生成過程に与える影響) 査読

    林 潤, 赤松 史光, 安 鐵朱, 瀬尾 建彦, 渡邊 裕章, 黒瀬 良一

    日本機械学会論文集(B編)   74 ( 738 )   429 - 437   2008年2月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 石炭ガス化過程におけるチャーの粒度分布および比重の変化における挙動解明とモデル化 査読

    梶谷 史朗, 渡邊 裕章, 張 岩, 原 三郎, 三浦 孝一

    日本エネルギー学会誌   87   2008年1月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Effect of radiation on spray flame characteristics and soot formation 査読 国際誌

    H. Watanabe, R. Kurose, S. Komori, H. Pitsch

    Combustion and Flame   152   2007年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Two-dimensional numerical simulations are applied to spray flames formed in a laminar counterflow and the effects of radiation on spray flame characteristics and soot formation are studied. N-Decane (C10H22) is used as the liquid fuel, and the droplet motion is calculated by the Lagrangian method. A single-step global reaction is employed for the combustion reaction model. A kinetically based soot model with a flamelet model is used to predict soot formation. Radiation is taken into account using the discrete ordinate method. The results show that radiation strongly affects the spray flame behavior and soot formation. Without the radiation model, flame temperature and soot volume fraction are greatly overestimated. The soot is formed in the diffusion flame regime, and its radiation emission increases with the increase in the equivalence ratio of the droplet fuel. This trend is in good agreement with that of the luminous flame behavior observed in the experiments.

    DOI: 10.1016/j.combustflame.2007.07.021

  • 石炭ガス化炉運転支援方式の開発 査読

    所 健一, 渡邊 裕章, 渡邊 勇, 原 三郎

    電気学会論文誌C   127 ( 7 )   2007年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 噴霧火炎内すす生成の数値シミュレーション 査読

    渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 小森 悟, H. Pitsch

    日本機械学会論文集(B編)   73 ( 731 )   2007年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Characteristics of flamelet in spray flames formed in a laminar counterflow 査読 国際誌

    H. Watanabe, R. Kurose, S.-M. Hwang, F. Akamatsu

    Combustion and Flame   148   2007年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A two-dimensional numerical simulation of a spray flame formed in a laminar counterflow is presented, and the flamelet characteristics are studied in detail. The effects of strain rate, equivalence ratio, and droplet size are examined in terms of mixture fraction and scalar dissipation rate. n-Decane (C10H22) is used as a liquid spray fuel, and the droplet motion is calculated by the Lagrangian method without the parcel model. A one-step global reaction is employed for the combustion reaction model. The results show that there appear large differences in the trends of gaseous temperature and mass fractions of chemical species in the mixture fraction space between the spray flame and the gaseous diffusion flame. The gas temperature in the spray flame is much higher than that in the gaseous diffusion flame. This is due to the much lower scalar dissipation rate and the coexistence of premixed and diffusion-limited combustion in the spray flame. For the spray flames, gas temperature and mass fractions of chemical species are not unique functions of the mixture fraction scalar dissipation rate. This is because the production rate of the mixture fraction, namely evaporation rate of the droplets, in the upstream region is not in proportion to its transport-diffusion rate in the downstream region. The behavior shows marked differences as the strain rate decreases, the equivalence ratio increases, or the droplet size decreases.

    DOI: 10.1016/j.combustflame.2006.09.006

  • 複雑なバーナ形状を有する石炭燃焼炉内旋回流に対するLarge-eddy simulation 査読

    渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 小森 悟

    日本機械学会論文集(B編)   73 ( 725 )   2007年1月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 噴霧火炎の火炎片特性 –第1報, 一般特性と伸張率の影響− 査読

    渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 黄 承敏

    日本機械学会論文集(B編)   72 ( 720 )   2006年8月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 噴霧火炎の火炎片特性 –第2報, 噴霧粒径, 当量比および燃料種の影響− 査読

    渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 黄 承敏, 中村 摩理子, 赤松 史光

    日本機械学会論文集(B編)   72 ( 720 )   2006年8月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Numerical simulation of coal gasification in entrained flow coal gasifier 査読 国際誌

    H. Watanabe, M. Otaka

    Fuel   85   2006年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    This paper presents modeling of a coal gasification reaction, and prediction of gasification performance for an entrained flow coal gasifier. The purposes of this study are to develop an evaluation technique for design and performance optimization of coal gasifiers using a numerical simulation technique, and to confirm the validity of the model. The coal gasification model suggested in this paper is composed of a pyrolysis model, char gasification model, and gas phase reaction model. A numerical simulation with the coal gasification model is performed on the CRIEPI 2 tons/day (T/D) research scale coal gasifier. Influence of the air ratio on gasification performance, such as a per pass carbon conversion efficiency, amount of product char, a heating value of the product gas, and cold gas efficiency is presented with regard to the 2 T/D gasifier. Gas temperature distribution and product gas composition are also presented. A comparison between the calculation and experimental data shows that most features of the gasification performance were identified accurately by the numerical simulation, confirming the validity of the current model.

    DOI: 10.1016/j.fuel.2006.02.002

  • 石炭ガス化炉数値解析技術の開発 –石炭ガス化炉内反応モデルの構築とガス化炉性能予測− 査読

    渡邊 裕章, 大高 円, 犬丸 淳

    日本機械学会論文集(B編)   70 ( 695 )   2004年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 噴流床石炭ガス化炉内における灰付着予測に関する研究 –第2報 灰付着モデルを導入した数値解析による2トン/日ガス化炉内付着性評価− 査読

    市川 和芳, 渡邊 裕章, 大高 円, 犬丸 淳

    日本機械学会論文集(B編)   67 ( 663 )   2001年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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書籍等出版物

  • 最近の化学工学72 化学工学系流体シミュレーションの最前線 基礎・実践・将来展望「反応流・燃焼のシミュレーション」

    渡邊裕章, 林公祐, 関本敦, 大森健史, 佐藤健, 大崎修司, 増田勇人, 津田俊幸, 中嶋進, 安成太一, 福川真, 松下洋介, 山本卓也, 八重樫優太, 細井克峰, 石羽恭, 山田剛史, 金子晃(担当:共著)

    化学工学会関東支部  2024年1月 

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    記述言語:日本語   著書種別:学術書

  • 科学者の話ってなんて面白いんだろう

    青山 千春, 渡邊 裕章(担当:共著)

    ワニ・プラス  2017年5月 

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    記述言語:日本語   著書種別:一般書・啓蒙書

  • 石炭の科学と技術 〜未来につなぐエネルギー〜

    渡邊 裕章(担当:共著)

    コロナ社  2013年11月 

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    記述言語:日本語   著書種別:学術書

  • 粉・粒体の構造制御, 表面処理とプロセス設計 -ハンドリング, 応用の事例とトラブル対策-

    渡邊 裕章(担当:共著)

    技術情報協会  2013年9月 

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    記述言語:日本語   著書種別:学術書

講演・口頭発表等

  • 直接数値計算による乱れ強さが水素予混合燃焼に与える影響の検討

    #大野達矢, #鳥居泰賀, @廣瀬智陽子, @甲斐玲央, @渡邊裕章

    第61回燃焼シンポジウム  2023年11月 

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    開催年月日: 2024年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:秋田アトリオン   国名:日本国  

  • LES Modelling of Co-Firing of Ammonia and Pulverized Coal Using Three Mixture Fraction Adiabatic and Non-Adiabatic Flamelet Progress Variable (FPV) Approaches 国際会議

    @Sujeet Yadav, @Hiroaki Watanabe

    10th Interantional and 50th National Conference on Fluid Mechanics and Fluid Power (FMFP)  2023年12月 

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    開催年月日: 2023年12月

    記述言語:英語  

    開催地:IIT Jodhpur   国名:インド  

  • Investigating the Differential Diffusion Effect in Flamelet Model for the H2/NH3-fueled Non-premixed Flame 国際会議

    #Ahmed Adam, @Panlong Yu, @Reo Kai, @Hiroaki Watanabe

    International Gas Turbine Congress  2023年11月 

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    開催年月日: 2023年11月 - 2023年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Kyoto International Conference Center   国名:日本国  

  • Numerical Investigation of Co-Combustion Characteristics of Coal-NH3 Flame Using Three Mixture Fraction-FPV-LES

    Sujeet Yadav, Panlong Yu, Hiroaki Watanabe

    日本燃焼学会 第60回燃焼シンポジウム  2022年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年11月

    記述言語:英語  

    開催地:東京   国名:日本国  

  • 正デカン低温酸化反応に対するflamelet法の適用性検討

    @甲斐玲央, @渡邊裕章

    第61回燃焼シンポジウム  2023年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:秋田アトリオン   国名:日本国  

  • Reaction mechanism and clean fuel conversion in pyrolysis and oxidation of dimethyl ether (DME): A ReaxFF MD study

    #Yu YANG, @Reo KAI, @Hiroaki WATANABE

    日本エネルギー学会西部支部 第7回学生・若手研究発表会  2023年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:九州大学筑紫キャンパス   国名:日本国  

  • ハイドレート被膜を有するメタン気泡の水中運動特性の分析

    #竹ノ内剛,#中島大輝,@廣瀬智陽子,@甲斐玲央,@渡邊裕章

    日本エネルギー学会西部支部 第7回学生・若手研究発表会  2023年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:九州大学筑紫キャンパス   国名:日本国  

  • Influence of the scalar variances in a quasi-two-dimensional flamelet model to the LES of MILD combustion

    @Panlong Yu, @Reo Kai, @Hiroaki Watanabe

    第51回日本ガスタービン学会定期講演会  2023年10月 

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    開催年月日: 2023年10月

    記述言語:英語  

    開催地:福井県国際交流会館   国名:日本国  

  • フレームレットモデリングに基づく HCOG(Hot Coke Oven Gas)改質反応器シミュレーションにおけ る深層学習の応用

    #Wudi Yan, @Panlong Yu, @渡邊裕章

    第32回日本エネルギー学会大会  2023年8月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年8月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:福岡大学   国名:日本国  

  • INFLUENCE OF THE THIRD STREAM TO A THREE-FEED NON-PREMIXED COMBUSTION SYSTEM 国際会議

    Sujeet Yadav, Panlong Yu, Hiroaki Watanabe

    The 13th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing  2022年9月 

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    開催年月日: 2023年8月

    記述言語:英語  

    開催地:Tokyo   国名:日本国  

  • Modelling of coal and ammonia co-firing using a three-mixture fraction flamelet/ Progress Variable (3Z-FPV) approach

    @Sujeet Yadav, @Panlong Yu, @Hiroaki Watanabe

    第60回日本伝熱シンポジウム  2023年5月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年5月

    記述言語:英語  

    開催地:福岡国際会議場   国名:日本国  

  • イソオクタン過濃不安定伝播火炎の温度分布に及ぼす火炎伸長率の影響

    #池田孝, @渡邊裕章, @黒瀬良一, @OKAFOR EKENECHUKWU, @北川敏明

    第60回日本伝熱シンポジウム  2023年5月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年5月

    記述言語:日本語  

    開催地:福岡国際会議場   国名:日本国  

  • Multi Stream Flamelet/Progress Variable (FPV) Modelling of Coal-NH3 Flame: Influence of Ammonia Injection Location on Flame Characteristics and NO emission 国際会議

    @Sujeet Yadav, @Panlong Yu, @Hiroaki Watanabe

    International Conference on Power Engineering  2023年5月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年5月

    記述言語:英語  

    開催地:Kyoto International Conference Center   国名:日本国  

  • An Image Analysis for Understanding the Ascending Behavior of Methane Bubbles in the Ocean 国際会議

    Chiyoko Hirose, #Daiki Nakashima, @Chiharu Aoyama, Hiroaki Watanabe

    AGU Fall Meeting 2022  2022年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Online   国名:アメリカ合衆国  

  • Large-eddy Simulation of Non-premixed Flames in an Inhomogeneous Diluted Jet Hot Coflow

    Panlong Yu, Hiroaki Watanabe

    日本燃焼学会 第60回燃焼シンポジウム  2022年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年11月

    記述言語:英語  

    開催地:東京   国名:日本国  

  • Investigation of Ammonia/Hydrogen Laminar Flames by 2D Direct Numerical Simulation

    Panlong Yu, Hiroaki Watanabe

    日本機械学会 第100期流体工学部門講演会  2022年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年11月

    記述言語:英語  

    開催地:熊本   国名:日本国  

  • Combustion Simulation: For Carbon Neutrality in 2050 招待 国際会議

    Hiroaki Watanabe

    64th KOSCO Symposium  2022年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:釜山   国名:大韓民国  

  • 航空用ジェットエンジン燃焼器を対象としたLESにおける燃焼モデルの精度検証

    #坂本祥太郎, Panlong Yu, @内田正宏, 渡邊裕章, 北川敏明

    日本ガスタービン学会 第50回定期講演会  2022年10月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年10月

    記述言語:日本語  

    開催地:福岡   国名:日本国  

  • Numerical simulation of ignition and flame spread of droplet-cloud elements

    #Koshi Kawamoto, @Masato Mikami, Hiroaki Watanabe

    日本マイクログラビティ応用学会 第34回学術講演会  2022年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:英語  

    開催地:名古屋   国名:日本国  

  • The statistical analysis of seeping behavior of methane bubbles from seafloor 国際会議

    Chiyoko Hirose, Daiki Nakashima, Chiharu Aoyama, Hiroaki Watanabe

    AGU Fall Meeting 2021  2021年12月 

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    開催年月日: 2021年12月

    記述言語:英語  

    開催地:オンライン   国名:アメリカ合衆国  

  • イソオクタン伝播過濃不安定火炎のすす生成に及ぼす当量比の影響

    池田孝, 渡邊裕章, 黒瀬良一, 北川敏明

    第59回燃焼シンポジウム  2021年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • Large-eddy simulation of a hot coke oven gas flow reforming with consideration of heat loss

    Panlong Yu, Hiroaki Watanabe

    日本機械学会第98期流体工学部門講演会  2021年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • Group Combustion-2におけるモデリングと数値解析

    渡邊裕章, 三上真人, 野村浩司, 菅沼祐介, 瀬尾健彦, 菊池政雄

    Conference on the Japan Society of Microgravity Application  2021年10月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • Investigation of a flamelet model for staged combustion

    Panlong Yu, Ryoichi Kurose, Hiroaki Watanabe

    第49回日本ガスタービン学会定期講演会  2021年10月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 複数の並列ソルバーを連携活用した石炭ガス化炉スーパーシミュレーション

    吉村忍, 山田知典, 渡邊裕章, 黒瀬良一, 吉田隼也, 淀薫

    第34回計算力学講演会  2021年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • Flamelet modeling and numerical simulation on complex combustion systems 招待 国際会議

    Hiroaki Watanabe, Panlong Yu

    Third International Conference of Chemical, Energy and Environmental Engineering  2021年7月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年7月 - 2022年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  • ストーカ式焼却炉における都市ごみの燃焼数値シミュレーション

    渡邊裕章, 戸田信一, 傳田知広, 棧敷和弥, 白石裕司, 梅野裕太

    日本燃焼学会第58回燃焼シンポジウム  2020年12月 

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    開催年月日: 2020年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • Large-eddy simulation of a three-feed non-premixed flame for an oxy-fuel gas turbine burner

    Yu, P., Pitsch, H., Nishiie, T., Kitagawa, T., Watanabe, H.

    日本ガスタービン学会第48回定期講演会  2020年10月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2020年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • Numerical study on the influence of turbulence scale on spherical hydrogen flame development 国際会議

    #Hazim Shehab, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, @Toshiaki Kitagawa

    The Second Pacific Rim Thermal Engineering Conference (PRTEC2019)  2019年12月 

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    開催年月日: 2019年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Maui, Hawaii   国名:アメリカ合衆国  

  • Investigation on flamelet characteristics of a three-feed non-premixed combustion system 国際会議

    #Panlong Yu, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, @Toshiaki Kitagawa

    The Second Pacific Rim Thermal Engineering Conference (PRTEC2019)  2019年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Maui, Hawaii   国名:アメリカ合衆国  

  • Transportation method of methane hydrate collected in the recovery area of Sea of Japan based on energy profit ratio (EPR) 国際会議

    Shigeo Saitoh, @Hiroaki Watanabe, Chiharu Aoyama

    AGU Fall Meeting 2019  2019年12月 

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    開催年月日: 2019年12月

    記述言語:英語  

    開催地:San Francisco   国名:アメリカ合衆国  

  • Membrane structure for methane hydrate recovery: Adhesion of membrane film and methane hydrate 国際会議

    Yasushi Kawagishi, Chiharu Aoyama, @Hiroaki Watanabe, Tatsuo Yoshino

    AGU Fall Meeting 2019  2019年12月 

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    開催年月日: 2019年12月

    記述言語:英語  

    開催地:San Francisco   国名:アメリカ合衆国  

  • Research relating to use membrane structure in collecting methane hydrate: Conical shape membrane structure for collecting purpose 国際会議

    Tatsuo Yoshino, Chiharu Aoyama, @Hiroaki Watanabe, Yasushi Kawagishi

    AGU Fall Meeting 2019  2019年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年12月

    記述言語:英語  

    開催地:San Francisco   国名:アメリカ合衆国  

  • Modeling and simulation of pulverized coal combustion 招待 国際会議

    @Hiroaki Watanabe

    The 2nd International symposium on Advanced Measurement, Analysis and Control of Energy and Environment (AMACEE2019)  2019年12月 

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    開催年月日: 2019年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Xi'an   国名:中華人民共和国  

  • Large-eddy simulation of quasi-two-dimensional flamelet model for a three-feed non-premixed combustion system 招待 国際会議

    @Panlong Yu, @Hiroaki Watanabe, Heinz Pitsch, Isao Yuri, Hiroyuki Nishida, @Toshiaki Kitagawa

    The 2nd International symposium on Advanced Measurement, Analysis and Control of Energy and Environment (AMACEE2019)  2019年12月 

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    開催年月日: 2019年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Xi'an   国名:中華人民共和国  

  • Numerical study on the influence of turbulence scale on spherical hydrogen flame development

    #Hazim Shehab, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, @Toshiaki Kitagawa

    第57回燃焼シンポジウム  2019年11月 

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    開催年月日: 2019年11月

    記述言語:英語  

    開催地:札幌   国名:日本国  

  • Numerical assessment on blended pulverized coal combustion by large eddy simulation 国際会議

    @Seongyool Ahn, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    The 59th KOSCO Symposium  2019年11月 

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    開催年月日: 2019年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Jeju   国名:大韓民国  

  • Large-scale Multiphysics Simulation of a Multiphase Reacting Flow 招待 国際会議

    @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, Shinobu Yoshimura, Tomonori Yamada

    The 16th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2019)  2019年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Sendai   国名:日本国  

  • 石炭ガス化炉内のガス化反応・スラグ流シミュレーション

    @渡邊裕章, 梶谷史朗, 黒瀬良一

    第56回石炭科学会議  2019年10月 

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    開催年月日: 2019年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:名古屋   国名:日本国  

  • 航空用エンジン燃焼器の全周ラージ・エディ・シミュレーション

    @渡邊裕章, 内田正宏, 廣光永兆, 堀高太郎

    第47回日本ガスタービン学会定期講演会  2019年9月 

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    開催年月日: 2019年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:函館   国名:日本国  

  • Large eddy simulation of pulverized coal combustion in multi-burner system: Effect of in-furnace blending method on unburnt carbon distribution 国際会議

    Masaya Muto, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose

    ASME-JSME-KSME Joint Fluid Conference 2019  2019年7月 

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    開催年月日: 2019年7月 - 2019年8月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:San Francisco   国名:アメリカ合衆国  

  • LES modeling and simulation of coal gasification on an O2-CO2 gasifier in the oxy-fuel IGCC system 国際会議

    @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, Kenji Tanno

    ASME-JSME-KSME Joint Fluid Conference 2019  2019年7月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年7月 - 2019年8月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:San Francisco   国名:アメリカ合衆国  

  • Numerical investigation of NOx formation with a derived global reaction mechanism on a turbulent pulverized coal combustion furnace 国際会議

    @Seongyool Ahn, Kouki Maeda, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    ASME-JSME-KSME Joint Fluid Conference 2019  2019年7月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年7月 - 2019年8月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:San Francisco   国名:アメリカ合衆国  

  • Numerical study on the effect of coal composition on a pilot-scale turbulent coal combustion furnace 国際会議

    @Seongyool Ahn, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    The 12th Asia-Pacific Conference on Combustion (ASPACC2019)  2019年7月 

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    開催年月日: 2019年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Fukuoka   国名:日本国  

  • Numerical investigation of gasification characteristics on an oxy-fuel gasifier 国際会議

    @Seongyool Ahn, Kenji Tanno, @Hiroaki Watanabe

    International Conference on Polygeneration (ICP2019)  2019年5月 

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    開催年月日: 2019年5月

    記述言語:英語  

    開催地:福岡   国名:日本国  

  • Study on quasi-two-dimensional flamelet model for a three-feed non-premixed combustion system 国際会議

    #Panlong Yu, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, @Toshiaki Kitagawa

    International Conference on Polygeneration (ICP2019)  2019年5月 

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    開催年月日: 2019年5月

    記述言語:英語  

    開催地:福岡   国名:日本国  

  • Modeling and simulation of quasi-two-dimensional flamelet model for a three-feed non-premixed combustion system 国際会議

    #Panlong Yu, @Hiroaki Watanabe, Isao Yuri, Hiroyuki Nishida, @Toshiaki Kitagawa

    The 17th International Conference on Numerical Combustion  2019年5月 

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    開催年月日: 2019年5月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Aachen   国名:ドイツ連邦共和国  

  • Conceptual design and life cycle assessment of a new utilization technology of seafloor methane gas venting 国際会議

    @Hiroaki Watanabe, Chiharu Aoyama, Daiki Aoyama, Yasushi Kawaguchi

    EGU General Assembly 2019  2019年4月 

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    開催年月日: 2019年4月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Vienna   国名:オーストリア共和国  

  • Flamelet LES for two-phase combustion in a pilot scale turbulent pulverized coal combustion furnace

    @Seongyool Ahn, #Panlong Yu, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, @Toshiaki Kitagawa

    第32回数値流体力学シンポジウム  2018年12月 

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    開催年月日: 2018年12月

    記述言語:英語  

    開催地:機械振興会館   国名:日本国  

  • Study on quasi-two-dimensional flamelet model in a three-feed non-premixed combustion system

    #Panlong Yu, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, @Toshiaki Kitagawa

    第56回日本燃焼シンポジウム  2018年11月 

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    開催年月日: 2018年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:堺市産業振興センター   国名:日本国  

  • Large-eddy simulation of a coal jet flame with a skeletal mechanism

    @Seongyool Ahn, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    第46回可視化情報シンポジウム  2018年9月 

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    開催年月日: 2018年9月

    記述言語:英語  

    開催地:明治大学駿河台キャンパス   国名:日本国  

  • Soot formation prediction in a pulverized coal combustion field by large eddy simulation with TDP model 国際会議

    H. Takahashi, Nozomu Hashimoto, @Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, Osamu Fujita

    The 37th International Symposium on Combustion  2018年8月 

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    開催年月日: 2018年7月 - 2018年8月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:The Convention Centre Dublin   国名:アイルランド  

  • Simultaneous imaging of Mie scattering PAHs laser induced fluorescence and soot laser induced incandescence to a lab-scale turbulent jet pulverized coal flame 国際会議

    Jun Hayashi, Nozomu Hashimoto, Noriaki Nakatsuka, Kazuki Tainaka, Kenji Tanno, @Hiroaki Watanabe, Hisao Makino

    The 37th International Symposium on Combustion  2018年8月 

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    開催年月日: 2018年7月 - 2018年8月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:The Convention Centre Dublin   国名:アイルランド  

  • Numerical study on the effects of turbulence scale on spherically propagating hydrogen flames

    #Hazim Shehab, Ryoichi Kurose, @Hiroaki Watanabe, @Toshiaki Kitagawa

    自動車技術会2018年春季大会  2018年5月 

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    開催年月日: 2018年5月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:横浜   国名:日本国  

  • Numerical study on the effects of turbulence intensity and scale on spherically propagating flames

    #Hazim Shehab, @Hiroaki Watanabe, Masaya Muto, Ryoichi Kurose, @Toshiaki Kitagawa

    第28回内燃機関シンポジウム  2017年12月 

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    開催年月日: 2017年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:福岡   国名:日本国  

  • TDPモデルを用いたLarge Eddy Simulationによる0.5kg-coal/h微粉炭ジェットバーナ燃焼場のすす生成予測

    高橋弥楊, 橋本望, @渡邊裕章, 黒瀬良一, 藤田修

    第55回燃焼シンポジウム  2017年11月 

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    開催年月日: 2017年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:富山   国名:日本国  

  • HCOGベンチスケール改質器内流れのLarge-eddy simulation

    #Panlong Yu, 則永行庸, @渡邊裕章, @北川敏明

    第55回燃焼シンポジウム  2017年11月 

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    開催年月日: 2017年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:富山   国名:日本国  

  • Numerical analysis on an effect of turbulent intensity for a dual swirl pulverized coal combustion flame 国際会議

    @Seongyool Ahn, Gyungmin Choi, @Hiroaki Watanabe

    The 55th KOSCO Symposium  2017年11月 

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    開催年月日: 2017年11月

    記述言語:英語  

    開催地:Yeosu   国名:大韓民国  

  • 表層型メタンハイドレート回収技術に係わる調査研究 ドーム状の膜構造物による回収技術の検討

    青山千春, 谷和夫, 福岡浩, @渡邊裕章, 川岸靖

    第9回メタンハイドレート総合シンポジウム(CSMH-9)  2017年10月 

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    開催年月日: 2017年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:つくば   国名:日本国  

  • 火力発電所における炭種適合性評価ツールの開発

    丹野賢二, @渡邊裕章, 牧野尚夫

    粉体工学会2017年度秋期研究発表会  2017年10月 

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    開催年月日: 2017年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:大阪   国名:日本国  

  • 微粉炭燃焼場でのすす生成特性解明に向けた計測技術

    泰中一樹, 橋本望, 梅本賢, 中塚記章, 林潤, @渡邊裕章, 赤松史光, 牧野尚夫

    粉体工学会2017年度秋期研究発表会  2017年10月 

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    開催年月日: 2017年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:大阪   国名:日本国  

  • 実証試験スケール微粉炭燃焼炉のLarge-eddy simulation -混焼方式がNO生成に与える影響-

    武藤昌也, @渡邊裕章, 黒瀬良一

    粉体工学会第53回夏期シンポジウム  2017年9月 

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    開催年月日: 2017年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:大阪   国名:日本国  

  • 乱流中における粒子分散に関する考察

    #チョウイ, @渡邊裕章, @北川敏明

    粉体工学会第53回夏期シンポジウム  2017年9月 

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    開催年月日: 2017年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:大阪   国名:日本国  

  • A novel method to explore submarine gas resources from plumes originating from seafloor surface and/or shallow subsurface methane hydrates 国際会議

    Chiharu Aoyama, Hiroshi Fukuoka, @Hiroaki Watanabe

    9th International Conference on Gas Hydrate  2017年6月 

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    開催年月日: 2017年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  • 粒子形状が気流中粒子分散挙動に及ぼす影響

    渡邊 裕章, チョウ イ, 泰中 一樹, AHN SEONGYOOL, 北川 敏明

    粉体工学会 2017年度春期研究発表会  2017年5月 

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    開催年月日: 2017年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:早稲田大学国際会議場   国名:日本国  

  • Large eddy simulation of pulverized coal combustion in multi-burner system -Effect of in-furnace blending method on NOx emission- 国際会議

    Masaya Muto, Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose

    The First Asian Conference on Thermal Science, ACTS2017  2017年3月 

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    開催年月日: 2017年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Jeju Island   国名:大韓民国  

    In the field of pulverized coal combustion, the development of the combustion technology meeting the demands such as reducing environmental pollutants has been conducted by many researchers and developers. To make a further improvement, an understanding of the flow field and pulverized coal particle behaviors in the combustion furnace is necessary. However, it is difficult to obtain such information solely on the basis of experiments. In this study, large-eddy simulation (LES) is applied to the multi-burner pulverized coal combustion furnace and the effects of an in-furnace blending method, in which different kinds of coal (high volatile coal and low volatile coal) are injected at each burner stage, on NOx emission and unburned carbon concentration in fly ash are investigated. The blending ratio of high volatile coal is fixed at 33%. The variable density, low-Mach number, reacting flow equations with two-way coupling between gas phase and pulverized coal particles are solved using an unstructured LES solver, FrontFlow/Red extended by Kyoto University, Central Research Institute of Electric Power Industry and Numerical Flow Designing, Ltd. Result shows that oxygen is rapidly consumed near the burner, from which the low volatile coal is injected, and NOx decreases because the reducing atmosphere becomes dominant due to the lack of oxygen. These information on the effects of in-furnace blending method on the flow field that are considered to be essential for prediction of the product gases in the furnace, can only be captured in large scale unsteady simulation like present study.

  • 噴流床ガス化炉における石炭ガス化のラージ・エディ・シミュレーション

    渡邊 裕章, 丹野 賢二, 黒瀬 良一

    第30回数値流体力学シンポジウム  2016年12月 

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    開催年月日: 2016年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:タワーホール船堀   国名:日本国  

  • 微粉炭粒子着火プロセスの数値シミュレーション

    渡邊 裕章, チョウ イ, 北川 敏明

    第22回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム  2016年12月 

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    開催年月日: 2016年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京大学生産技術研究所   国名:日本国  

  • Numerical study of effect of operation condition for coal gasifier in oxo-fuel IGCC 国際会議

    Kenji Tanno, Seongyool Ahn, Hisao Makino, Hiroaki Watanabe

    The First Austrian-Japan Symposium on Carbon Resource Utilization  2016年11月 

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    開催年月日: 2016年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Melbourne   国名:オーストラリア連邦  

  • 一様流中を自由運動する単一粒子の着火の数値計算

    チョウ イ, 渡邊 裕章, 北川 敏明

    第54回燃焼シンポジウム  2016年11月 

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    開催年月日: 2016年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:仙台国際センター   国名:日本国  

  • 乱れのスケールが希薄・EGR 条件下の火炎伝播特性に及ぼす影響

    森田 理喜, 福田 洋介, 永野幸秀, 渡邊 裕章, 北川 敏明

    第54回燃焼シンポジウム  2016年11月 

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    開催年月日: 2016年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:仙台国際センター   国名:日本国  

  • Chemical Reactor Networkモデルを用いたCO2回収型高効率IGCCシステムのガスタービンを対象とした燃焼特性の予測

    山下 晃弘, 橋本 望, 渡邊 裕章, 藤田 修

    第54回燃焼シンポジウム  2016年11月 

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    開催年月日: 2016年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:仙台国際センター   国名:日本国  

  • 拡張CPDモデルと気相詳細反応モデルとのカップリングによる石炭熱分解挙動数値解析

    チョウ イ, 渡邊 裕章, 北川 敏明

    第53回石炭科学会議  2016年10月 

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    開催年月日: 2016年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:福山市生涯学習プラザ   国名:日本国  

    This paper reports a numerical simulation of coal devolatilization behavior. The new Extended-CPD Model which can predict the composition of light gas and tar volatilized by coal particles is introduced into the simulation and coupled with a detailed gaseous phase chemistry. DTF experiments in CRIEPI is targeted. N2=100% and a N2/O2=99.5%/0.5%, totally 2 conditions are performed. Results show that in 2 conditions the behavior of PAHs are quite different. It is confirmed that the numerical method used in this paper can capture the C, H, O composition in particles, also the PAH concentration and reacting rate distribution in gas phase qualitatively.

  • Numerical simulation of atmospheric combustion of gasified fuel from oxy-fuel IGCC system 国際会議

    Hiroaki Watanabe, Akihiro Yamashita, Nozomu Hashimoto, Isao Yuri, Hiroyuki Hishida

    36th International Symposium on Combustion  2016年8月 

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    開催年月日: 2016年8月

    記述言語:英語  

    開催地:COEX, Seoul   国名:大韓民国  

    CO-rich gasified fuel and oxygen with CO2-rich diluent is assumed to be burned at near stoichiometric condition in a gas turbine combustor of an oxy-fuel IGCC system. To investigate the fundamental combustion characteristics of such the CO-rich gasified fuel at near stoichiometric condition, large eddy simulations of a combustion on an atmospheric test combustor were performed. The test combustor operated by Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPI), in which a small diffusion burner with separate fuel, oxidizer and diluent supply nozzles was employed. The combustor is a water-cooled combustor made of steel with refractory materials placed inside wall. The computational domain was designed to match the actual configuration of the burner. Numerical simulations employing one-step global reaction mechanism and employing two step reaction mechanism that considers CO2 dissociation reaction were performed. Both numerical simulation results were compared with the experimental results. The comparison reveals that the numerical simulation employing two-step reaction mechanism can reproduce the tendency of CO mole fraction distribution inside the combustor. On the other hand, the numerical simulation employing one-step global reaction mechanism could not predict the tendency of CO mole fraction distribution very much. Consideration of CO2 dissociation reaction is essential to predict the CO mole fraction in the CO-rich gasified fuel combustion field.

  • Direct numerical simulation of ignition of a single particle freely moving in a uniform flow 国際会議

    Wei Zhang, Hiroaki Watanabe, Toshiaki Kitagawa

    36th International Symposium on Combustion  2016年8月 

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    開催年月日: 2016年8月

    記述言語:英語  

    開催地:COEX, Seoul   国名:大韓民国  

    In a numerical simulation of a diluted gas-particle two-phase reacting flow such as spray and coal combustion or gasification, the Eulerian-Lagrangian manner with the PSI-CELL method is generally employed to capture the motions of a number of particles with reducing the computational cost. However how this assumption affects the accuracy on the particle’s motion and ignition are rarely discussed. In this study, a direct numerical simulation (DNS) of the ignition of a single particle freely moving in a uniform flow to investigate the particle's motion and ignition behavior in detail. The Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is employed to compute the six-degree freedom computation of the particle's motion. The computational setting follows the experiment by Lee and Choi. The volatiles gas that is composed of CH4 and CO blows out at the particle surface and its velocity is set to 1.0 m/s and its direction is set perpendicular to particle surface. The ignition behavior is compared with that observed in the experiment. The effect of the particle's shape is also discussed. Results show that the long tail flame is formed after the particle released and as the particle accelerating, the tail flame becomes shorter and burning velocity becomes gently larger. This behavior is in good agreement with that in the experiment. While the slip velocity between the particle and the uniform flow becomes smaller than a certain threshold value, the burning velocity of the volatiles suddenly becomes large and finally a spherical flame is formed around the particle. After the spherical flame is formed, the burning velocity decreases again and then the flame becomes stable. It is found that this behavior can be understood by considering the variation of a strain rate (or scalar dissipation rate) between the volatiles jet and the surrounding gas flows. It is also revealed that the particles' shape dose not affect the ignition behavior very much.

  • Numerical analysis of formation and decomposition behavior of PAH species in a pulverized coal jet flame with an elementary kinetic mechanism 国際会議

    Seongyool Ahn, Hiroaki Watanabe, Kenji Tanno

    36th International Symposium on Combustion  2016年8月 

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    開催年月日: 2016年8月

    記述言語:英語  

    開催地:COEX, Seoul   国名:大韓民国  

    A numerical simulation was performed to investigate formation and decomposition behavior of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) species in a pulverized coal jet flame by means of large eddy simulation (LES). For a gas phase kinetic, a skeletal mechanism derived from a detailed mechanism that includes a kinetic mechanism high carbonaceous species, up to C30, is employed in this study. In the devolatilization process, kinetic parameters for the release rate equation and the gas composition are determined by the FLASHCAHIN model. For a solid phase, a two-step simple reaction is implemented. The governing equations for the continuous phase are solved by means of LES. Coal particles are traced in the Lagrangian method individually with the parcel model. Heat, mass and momentum interactions between the continuous and dispersed phases are calculated based on the Particle-Source-In Cell model. The numerical simulation is performed by FrontFlowRed-Comb. Particle distribution and velocities are compared to the experiment according to the axial distance and the radial distance at specific heights to see the flow field, and the simulation results show good agreement. Particles are more dispersed in the non-combustion case comparing to the combustion case because the pilot flame and volatile matter combustion make the flow stream fast and it becomes laminar flow shape. The calculated temperature chemical reactions is compared to flame temperature measured by two-color pyrometer. The simulation result is much lower than the measured one at the upstream flow region, but they are similar at the flame region. From this result, it is found that chemical reactions implemented in this calculation describe coal flame reactions well. In the result of mole fraction profiles of PAH species, it is found that devolatilized matters are located following an intersection of inner air flow and a hot reaction zone and their position is a little outside of lite volatiles. This is exactly same result of the previous research presented by Hayashi. This means that the large devolatilized species move to outside of inner-cold flow and put in high temperature and low oxygen concentration. This is a favorable environment for polymerization of species and it is easy to promote soot growth.

  • Large-eddy simulation of coal gasification on a two-stage entrained flow coal gasifier 国際会議

    Hiroaki Watanabe, Kenji Tanno, Ryoichi Kurose

    European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS Congress 2016)  2016年6月 

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    開催年月日: 2016年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Creta Maris Conference Center, Crete Island   国名:ギリシャ共和国  

    Large-eddy simulation of coal gasification on a two-stage entrained flow coal gasi- fier was performed to demonstrate the applicability of LES to coal gasification field. The La- grangian method is used to compute particle motions and dynamic SGS model is used as a turbulent model. The CRIEPI 2 tons/day research gasifier “FRONTIA” is targeted in this study and the results are compared to validate the numerical procedure. Results show that the gasification performance such as temperature, major chemical species were qualitatively in agreement with the experiment. It is also found that the strong swirl flow formed in the bottom part of gasifier plays an important role for mixing of dispersed particles with oxidizers to promote the endothermic gasification reactions. The LES is well demonstrated to capture the general feature of the coal gasification field in the two-stage entrained flow coal gasifier.

  • Effect of fuel ratio of bituminous coals on pulverized coal combustion in multi-burner system using large-eddy simulation 国際会議

    Masaya Muto, Hiroaki Watanabe, Ryoichi Kurose, Satoru Komori

    European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS Congress 2016)  2016年6月 

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    開催年月日: 2016年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Creta Maris' Conference Center, Crete Island   国名:ギリシャ共和国  

    In the field of pulverized coal combustion, the development of the combustion technol- ogy meeting the demands such as reducing environmental pollutants has been conducted by many researchers and developers. To make a further improvement, an understanding of the flow field and pulverized coal particle behaviors in the combustion furnace is necessary. However, it is difficult to obtain such information solely on the ba- sis of experiments. Therefore numerical simulations has been applied to pulverized coal combustion fields in a single-burner furnace and recently, an effect of fuel ratio of coal is also investigated by blending different type of coal in the furnace. While utility multi-burner furnaces have been investigated mainly using Reynolds-Averaged Navier- Stokes Simulation, recent development of computational resources and techniques gradually enable us to conduct large-eddy simulation (LES) of unsteady combustion phe- nomena in such furnaces. In this study, LES is applied to the multi-burner pulverized coal combustion furnace shown in left side of the figure and an effect of fuel ratio of coal is investigated. The computational domain is divided in about 102 million cells and about 22 million vertexes. The variable density, low-Mach number, reacting flow equations with two-way coupling between gas phase and pulverized coal particles are solved using an un- structured LES solver, FrontFlow/Red extended by Kyoto University, Central Research Institute of Electric Power Industry and Numerical Flow Designing, Ltd. Results show that the effect of fuel ratio of coal on the flow field that are considered to be essential for prediction of the product gases such as nitrogen oxide in the furnace, can only be captured in large scale unsteady simulation like present study.

  • 層流対向流場に形成される n-decane 噴霧火炎中のすす生成特性に噴霧特性が与える影響

    林 潤, 渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 赤松 史光

    第53回日本伝熱シンポジウム  2016年5月 

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    開催年月日: 2016年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:グランキューブ大阪(大阪府立国際会議場)   国名:日本国  

    The effects of Sauter mean diameter (SMD) and droplet size distribution (DSD) on soot formed in the n-decane spray flame stabilized in a laminar counterflow field are investigated experimentally and numerically. Results show that the soot formation area is strongly affected by the SMD and DSD of the fuel spray. As the SMD of the fuel spray increases, the average soot formation area expands, whereas local suppression of soot formation is observed in the spray flames because of the evaporation of unburned droplets. The larger size of soot primary particles distributes in the outer part of the soot formation area of the spray flame. This is because the surface growth of soot particles markedly proceeds compared to the coagulation and oxidation.

  • 同軸噴流バーナ上に形成される微粉炭火炎中のすす生成特性

    林 潤, 橋本 望, 中塚 記章, 泰中 一樹, 梅本 賢, 渡邊 裕章, 赤松 史光, 牧野 尚夫

    第53回日本伝熱シンポジウム  2016年5月 

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    開催年月日: 2016年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:グランキューブ大阪(大阪府立国際会議場)   国名:日本国  

    Two dimensional distribution of coal particles, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and soot volume fraction in a lab-scale pulverized coal flame were measured by performing laser diagnostics to elucidate the soot formation processes in pulverized coal jet flame. Results show that whereas the instantaneous spatial distribution of coal particles, PAHs and soot are different, time-averaged distribution of those signals covered each other. The radial distribution of signals of coal, PAHs and soot expanded with increasing the height from the burner port.

  • Study on Spherically Propagating i-C8H18 Turbulent Flames using lean and EGR Conditions using Constant Volume Vessel 国際会議

    Nagano Yukihide, Yosuke Fukuda, Akira Noomo, Taiki Tsukamoto, Hiroaki Watanabe, Toshiaki Kitagawa

    The First Pacific Rim Thermal Engineering Conference, PRTEC  2016年3月 

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    開催年月日: 2016年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Waikoloa Beach Marriott Resort & Spa, Hawaii's Big Island   国名:アメリカ合衆国  

  • Primary soot particle diameter distributions in a combustion field formed by 4kW pulverized coal jet burner measured by TIRE-LII 国際会議

    Nozomu Hashimoto, Jun Hayashi, Noriaki Nakatsuka, Kazuki Tainaka, Satoshi Umemoto, Hirofumi Tsuji, Fumiteru Akamatsu, Hiroaki Watanabe, Hisao Makino

    The First Pacific Rim Thermal Engineering Conference, PRTEC  2016年3月 

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    開催年月日: 2016年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Waikoloa Beach Marriott Resort & Spa, Hawaii's Big Island   国名:アメリカ合衆国  

  • 非定常微粉炭燃焼数値解析における揮発分放出モデルの高度化

    高橋 弥楊, 橋本 望, 渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 藤田 修

    日本機械学会北海道支部第45回学生員卒業研究発表講演会  2016年3月 

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    開催年月日: 2016年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:函館工業高等専門学校   国名:日本国  

  • Large-eddy simulation of pulverized coal combustion and gasification on semi-industrial furnaces 招待 国際会議

    Hiroaki Watanabe, Masaya Muto, Ryoichi Kurose

    11th Korea-Japan CFD Workshop (KJCFD2015)  2015年12月 

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    開催年月日: 2015年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:福岡県春日市,九州大学(筑紫キャンパス)   国名:日本国  

  • 一様等方性乱流場において粒子形状が粒子の分散挙動に与える影響

    チョウ イ, 丹野 賢二, 武藤 昌也, 渡邊 裕章, 北川 敏明

    第29回数値流体力学シンポジウム  2015年12月 

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    開催年月日: 2015年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:福岡市,九州大学(筑紫キャンパス)   国名:日本国  

  • レーザ誘起ブレークダウン法を用いた石炭灰組成計測技術

    勝盛 俊平, 出口 祥啓, 生友 章裕, 泰中 一樹, 丹野 賢二, 渡邊 裕章

    先端計測技術の応用展開に関するシンポジウム  2015年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:名古屋大学   国名:日本国  

  • 3-feedシステム非予混合燃焼場のFlameletモデリング

    山内 智暉, 渡邊 裕章, 北川 敏明

    第53回燃焼シンポジウム  2015年11月 

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    開催年月日: 2015年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:つくば国際会議場   国名:日本国  

    Applicability of a flamelet model to a 3-feed non-premixed flame which is typically observed in the oxy-fuel IGCC system was numerically investigated in this study. Computations of flamelet equations for three model methodologies, 1D flamelet interpolation (1DINT), quasi-2D flamelet (Q2DFL) and 2D flamelet (2DFL), were performed and 1DINT and Q2DFL were compared with 2DFL that could be regarded as a reference. Results showed that by comparing the distributions of gas temperature and mass fraction of H2O for 2DFL, the large discrepancies appeared for 1DINT, while little difference was shown for Q2DFL. It was revealed that 1DINT cannot capture the characteristics of variables in the 2D flamelet space and Q2DFL is a good candidate to precisely generate the 2D flamelet library.

  • 微粉炭燃焼場におけるCT半導体レーザ吸収法を用いた二次元温度分布計測

    中川 真人, 出口 祥啓, 神本 崇博, 泰中 一樹, 丹野 賢二, 渡邊 裕章, 黒瀬 良一

    第53回燃焼シンポジウム  2015年11月 

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    開催年月日: 2015年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:つくば国際会議場   国名:日本国  

    Two dimensional (2D) temperature distribution plays an important role for the combustion structure and the combustor efficiency. Recently, as a multi-species measurement technique with high sensitivity and high response, tunable diode laser spectroscopy (TDLAS) has been developed and applied to the actual combustors. Conventionally a thermocouple has been widely used as a temperature measurement device. However it is intrinsically a point measurement method and it is difficult to measure gas temperature distribution inside the combustion chamber. The computed tomography tunable diode laser spectroscopy (CT-TDLAS) method was employed in a pulverized coal flame burner to measure 2D temperature distribution. Absorption spectra of water vapour at 1388nm and 1343nm in the pulverized coal flame were measured by the CT-TDLAS method to evaluate quantitative measurements of temperature. This paper discusses evaluation of 2D temperature distribution measurement in the pulverized coal flame measured by CT-TDLAS.

  • CT波長可変半導体レーザ吸収分光法による定格3kg/h微粉炭専焼燃焼場に対する2次元温度分布の時系列計測

    泰中 一樹, 丹野 賢二, 渡邊 裕章, 神本 崇博, 中川 真人, 出口 祥啓, 黒瀬 良一

    第53回燃焼シンポジウム  2015年11月 

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    開催年月日: 2015年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:つくば国際会議場   国名:日本国  

    In this study, time-series measurement of 2-dimensional temperature distribution is carried out to investigate pulverized coal combustion phenomena. The temperature distribution is measured by computed tomography-tunable diode laser absorption spectroscopy (CT-TDLAS). Temperature measurement using TDLAS involves measuring the H2O absorption spectrum with tunable diode laser because the absorption spectrum changes with temperature. 1-path TDLAS measures average temperature in the laser beam path. CT-TDLAS in this study uses CT algorithm of 32-path laser beams to measure 2-dimensional temperature distribution. Results show that CT-TDLAS is able to be applied to measure 2-dimensional temperature distribution in pulverized coal combustion field which has a lot of dust. The temperature and the relative standard deviation of temperature increase with the increase in coal feed rate and air flow rate. CT-TDLAS is able to detect the time variation of 2-dimensional temperature distribution.

  • 噴流床石炭ガス化炉のlarge-eddy simulation

    渡邊 裕章, 丹野 賢二, 梅津 宏紀, 梅本 賢, 黒瀬 良一

    日本機械学会 2015年度年次大会  2015年9月 

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    開催年月日: 2015年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:北海道大学   国名:日本国  

    A large-eddy simulation of a coal gasification two-phase reacting flow on an entrained two-stage coal gasifier was performed to demonstrate the applicability of LES to this reacting field on the massively parallel computing on K computer. The CRIEPI’s 2.4 tons/day research gasifier was targeted. Results show that the strong swirl flows are formed within the combutor of the gasifier. The large part of particles traveling in the combustor should be expected to be captured by the centrifugal force and the characteristics is essential to optimize the gaisifer’s design and operating conditions. It is confirmed that the LES is a potentially powerful tool to predict the strong swirl reacting flows within the entrained flow gasifier.

  • 渦と壁面との干渉によって発生する音響場と非定常壁面せん断応力

    若松 裕紀, 渡邊 裕章, 井上 洋平, 前川 博

    日本機械学会 2015年度年次大会  2015年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:北海道大学   国名:日本国  

    Recently, noise reduction of energy equipment is needed. Especially, aerodynamic noise generated by flows near a solid object like a wall is important. Surface shear stress fluctuation is generated by flows near a solid object. Surface shear-stress fluctuation was found to be a source of aerodynamic sound by Shariff and Wang (2005). But an influence of surface shear stress in general flow on aerodynamic sound has not been uncovered. We focused on the time evolution of surface shear-stress caused by vortex pair colliding with a non-slip wall. It is revealed that surface shear-stress fluctuation is influenced by secondary vortex on the wall very much. An absolute value of surface shear-stress is increased when a vortex pair approaches the wall because of an increase of vorticity of secondary vortex. After, an absolute value of surface shear-stress is decreased and the position of maximum value of surface shear stress is changed because the vortex pair is separated with secondary vortex. This surface shear-stress fluctuation mechanism might be a one of the sound source.

  • Investigation of the motion of a particle with irregular shapes in a uniform flow by direct numerical simulation 国際会議

    Wei Zhang, Hiroaki Watanabe, Masaya Muto, Kotaro Hori, Toshiaki Kitagawa

    5th International Conference on the Characteristics and Control of Interfaces for High Quality Advanced Materials and 51st Summer Symposium on Powder Technology  2015年7月 

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    開催年月日: 2015年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Kurashiki Royal Art Hotel   国名:日本国  

    This paper reports a numerical investigation of the motion of spherical and non-spherical particles with/without gas blowing-out in a vertical uniform flow. The shape of non-spherical particle is adjusted basing on scanning of a coal particle using CT scanner. The aim of this work is to clarify the motion of non-spherical particle. As a first stage of the research, the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is employed and validated by comparing with the experiment in which the motion of a sphere settling under gravity in water at rest is studied. Secondly simulations of particles with or without gas blowing-out in a vertical uniform flow are performed. Six kinds of particles - spherical or spheroidal particle with equivalent surface area, equivalent volume or equivalent sphericity to that of coal particle - are used. The result shows that the spheroidal particle with equivalent volume has a more similar accelerating motion to that of coal particle than spherical particle. For spheroidal particle, its distribution of Probability Density Function (PDF) of Drag coefficient (CD) value shows a possibility to make a CD equation with Re and particle’s Min-Max CD value. With gas blowing-out, the CD values of spherical and spheroidal particle decrease obviously because of the sharply decrease of CD value contributed by friction. It is also revealed that the motion of coal particle with irregular shape is significantly dependent on its shape, especially with gas blowing-out. New parameters can describe particle shape need to be developed.

  • フレームレットモデルによる石炭ガス化ガス火炎内のNOx生成予測

    渡邊 裕章, 河井 辰彦, S.-Y. Ahn

    第52回日本伝熱シンポジウム  2015年6月 

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    開催年月日: 2015年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:福岡国際会議場   国名:日本国  

  • 等方性乱流場中における固体燃焼の直接数値計算

    丹野 賢二, 渡邊 裕章

    第52回日本伝熱シンポジウム  2015年6月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:福岡国際会議場   国名:日本国  

  • Generation of a reduced chemical kinetic mechanism for coal combustion 国際会議

    Seongyool Ahn, Kenji Tanno, Hiroaki Watanabe

    40th International Technical Conference on Clean Coal & Fuel Systems  2015年6月 

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    開催年月日: 2015年5月 - 2015年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Sheraton Sand Key, Celarwater, Florida, USA   国名:アメリカ合衆国  

    A reduced mechanism is derived from the detailed coal combustion kinetic mechanism proposed by Richter and Howard[1] for large scale calculations. The detailed mechanism includes fundamental reaction kinetics of light hydrocarbons and the kinetic mechanism of poly aromatic hydrocarbons (PAH). Therefore, we should consider the PAH reaction part when we try to regenerate a reduced mechanism. The detailed mechanism consists of 257 species and 1107 elemental reactions. In order to reduce the mechanism, firstly, a skeletal mechanism is developed from the detailed mechanism using a combination method of DRGEPSA and CSP method[2-4]. Many temporary mechanisms are tested in various combustion conditions of temperature, equivalent ratios, and pressures. About 30% of maximum error is allowed for a skeletal mechanism and most reasonable one is selected through a comparison of the error of each mechanism. Through this process, 64 species and 150 reactions are remained in the skeletal mechanism. And then, the reduced mechanism is generated from the skeletal version via quasi-steady state approximate (QSSA) method [5,6]. Now we are testing the temporary versions using the homogeneous reactor of CHEMKIN PRO. under various conditions of coal combustion, and we can get the reasonable result in a soon time. This mechanism will be installed in the LES of coal jet flame and we expect it can give detailed information at the chemical reaction part and reduce the computing time dramatically.

  • 実用スケール微粉炭燃焼炉のLarge-Eddy Simulation

    武藤 昌也, 渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 小森 悟

    粉体工学会 2015年度春期研究発表会  2015年5月 

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    開催年月日: 2015年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:連合会館   国名:日本国  

  • Numerical simulation of NOx formation in syngas combustion 国際会議

    H. Watanabe, T. Kawai, S.-Y. Ahn

    15th International Conference on Numerical Combustion  2015年4月 

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    開催年月日: 2015年4月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Palais des Papes, Avignon   国名:フランス共和国  

    Characteristics of NOx formation in syngas combustion under O2/CO2 combustion condition is numerically investigated by means of homogeneous reactor model of CHEMKIN, a direct numerical simulation (DNS) with Arrhenius formulation (ARF) and DNS with the flamelet/progress variable approach (FPV) in comparison to air combustion condition. Results show that the major pathways for NO formation drastically change with O2/CO2 combustion condition in the zero-dimensional computation. The characteristics shown in the zero-dimensional computation is also confirmed in ARF. It is also revealed that the general feature of syngas combustion and the characteristics of NO formation can be precisely captured by FPV.

  • Application of a skeletal kinetic mechanism of LES of a pulverized coal jet flame 国際会議

    S.-Y. Ahn, H. Watanabe, K. Tanno, N. Hashimoto

    15th International Conference on Numerical Combustion  2015年4月 

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    開催年月日: 2015年4月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Palais des Papes, Avignon   国名:日本国  

  • Drop Tube Furnace内の微粉炭チャー燃焼シミュレーション

    梅津 宏紀, 渡邊 裕章, 梶谷 史朗, 梅本 賢

    第20回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム  2014年12月 

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    開催年月日: 2014年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:岡山理科大学加計学園50周年記念館   国名:日本国  

  • 等方性乱流場における乱流の固気反応特性に及ぼす影響

    丹野 賢二, 渡邊 裕章

    第28回数値流体力学シンポジウム  2014年12月 

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    開催年月日: 2014年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:タワーホール船堀   国名:日本国  

  • ローパスフィルタのカットオフ波数が衝撃波捕獲に及ぼす影響

    若松 裕紀, 渡邊 裕章

    第28回数値流体力学シンポジウム  2014年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2014年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:タワーホール船堀   国名:日本国  

  • Large eddy simulation of a pulverized coal jet flame with a skeletal kinetic mechanism

    S.-Y. Ahn, K. Tanno, N. Hashimoto, H. Watanabe

    第28回数値流体力学シンポジウム  2014年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2014年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:タワーホール船堀   国名:日本国  

  • 時間分解レーザ誘起赤熱法による小型微粉炭ジェットバーナ燃焼場のすす1次粒子径分布計測

    橋本 望, 林 潤, 中塚 記章, 泰中 一樹, 梅本 賢, 辻 博文, 赤松 史光, 渡邊 裕章, 牧野 尚夫

    第52回燃焼シンポジウム  2014年12月 

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    開催年月日: 2014年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:岡山コンベンションセンター   国名:日本国  

    In this study, the soot formation characteristics in a coal flame were investigated by using Time-Resolved Laser Induced Incandescence (TIRE-LII) and thermophoretic sampling (TS). The second harmonic wave (532 nm) from the Nd: YAG laser was employed as a light source for incandescence of soot particles. Two high speed CMOS camera with the image intensifier were used to detect the LII signal. The time interval between the first acquisition and the second acquisition of LII signals for the two cameras was set to 450 ns. From the obtained LII signal decay ratio and SEM images of the soot particle samples by TS, it was found that the size of primary soot particles was increased at the downstream region. The maximum soot volume fraction was observed at radial position of R = 4 - 5 mm. It was also found that the variation of the soot particle diameter distribution along the radial direction is not so large.

  • 実用スケール微粉炭燃焼炉のLarge-Eddy Simulation

    渡邊 裕章, 武藤 昌也, 黒瀬 良一

    第52回燃焼シンポジウム  2014年12月 

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    開催年月日: 2014年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:岡山コンベンションセンター   国名:日本国  

  • レーザ誘起ブレークダウン法を用いた灰中未燃分及び重金属成分計測

    出口 祥啓, 勝盛 俊平, 生友 章裕, 渡邊 裕章, 泰中 一樹, 黒瀬 良一

    第52回燃焼シンポジウム  2014年12月 

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    開催年月日: 2014年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:岡山コンベンションセンター   国名:日本国  

  • 空力音の陽的DNSに与えるconservativeフィルタの影響

    若松 裕紀, 渡邊 裕章

    2014年度日本流体力学会年会  2014年9月 

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    開催年月日: 2014年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東北大学 川内北キャンパス 講義棟   国名:日本国  

  • 気流中の単一非球形粒子運動の直接数値計算

    張 イ, 武藤 昌也, 堀 高太郎, 渡邊 裕章

    2014年度日本流体力学会年会  2014年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2014年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東北大学 川内北キャンパス 講義棟   国名:日本国  

    This paper reports a numerical investigation of the motion of spherical and non-spherical particles in a vertical uniform flow. The aim of the work is to clarify the motion of non-spherical particle. As a first stage of the research, the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is employed and validated by comparing with the experiment. Secondly simulations of spherical and non-spherical particles freely moving in a vertical uniform flow are performed. The result shows that the ellipsoid particle with equivalent volume has a higher accuracy than spherical particles. It is also revealed that the motion of coal particle with irregular shape is significantly dependent on its shape.

  • 微粉炭旋回噴流火炎のLarge-Eddy Simulation -酸化剤酸素濃度がNOx生成に及ぼす影響-

    武藤昌也, 渡邊 裕章, 黒瀬良一, 小森悟, S. Balusamy, S. Hochgreb

    日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会  2014年3月 

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    開催年月日: 2014年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス   国名:日本国  

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MISC

  • 表層型メタンハイドレート回収技術開発に向けたメタンハイドレート粒子運動に関する研究

    渡邊裕章, 廣瀬智陽子, 青山千春

    混相流   2022年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 多次元flameletモデリングとゼロエミッションシステムの燃焼数値シミュレーションへの適用 査読

    渡邊裕章

    日本燃焼学会誌   2022年8月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 実機クリーンエネルギープラントの大規模スーパーシミュレーション 査読

    渡邊裕章, 黒瀬良一, 吉村忍, 山田知典

    日本燃焼学会誌   2022年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 非球形粒子の気流中運動に関するモデル化と数値シミュレーション 査読

    渡邊裕章, Wei Zhang, 泰中一樹

    粉体工学会誌   2021年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 石炭ガス化炉内現象の数値シミュレーション

    @渡邊裕章

    日本ガスタービン学会誌   2019年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 石炭ガス化炉を対象とした燃焼・ガス化数値シミュレーション

    丹野 賢二, @渡邊 裕章

    日本燃焼学会誌   2018年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 微粉炭燃焼場におけるすす計測技術

    泰中一樹, 橋本望, 梅本賢, 中塚記章, 林潤, @渡邊裕章, 赤松史光, 牧野尚夫

    粉体工学会誌   2018年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 微粉炭噴流火炎に対する光学計測

    林潤, 赤松史光, 中塚記章, 橋本望, @渡邊裕章, 黒瀬良一, 泰中一樹, 辻博文, 牧野尚夫

    粉体工学会誌   2018年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 微粉炭燃焼・石炭ガス化の数値シミュレーション

    渡邊 裕章

    粉体工学会誌   2017年2月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 火力発電の高効率化・低環境負荷化に資する燃焼数値シミュレーション

    黒瀬 良一, 渡邊 裕章, 武藤 昌也

    ながれ   2016年2月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    筆者らは,「文部科学省HPCI戦略プログラム(分野4 次世代 ものづくり)」の下,複数の研究機関および重工メーカーからなる「次世代燃焼・ガス化装置設計システムの研究開発」に関する研究会を立ち上げて,燃焼・ガス化を扱う装置の設計や最適操作条件の選定を支援するための数値シミュレータの開発,およびその信頼性・有用性の検証に関する研究を進めている.本稿では,本プログラムにおいてこれまでに得られているいくつかの成果について紹介する.

  • Oxy Fuel IGCC用石炭ガス化炉を対象とした数値シミュレーション

    丹野 賢二, 渡邊 裕章, 牧野 尚夫

    日本エネルギー学会誌   2015年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    Oxy-fuel IGCC system is expected to be a promising next-generation power generation system achieving high thermal efficiency and low carbon emission. In oxy-fuel IGCC condition, CO2 concentration in gasifier becomes higher than that in the conventional gasifier. CO2 generally behaves as a gasifying agent in gasification process, CO2 rich condition is expected to improve gasifier performance. However, the effect of rich CO2 concentration has not been clarified yet. This review describes results obtained by three-dimensional RANS based numerical simulation. In order to predict gasification reaction characteristics in a oxy-fuel IGCC gasifier, a new concept coal gasification model, which considers partially sharing active sites on a char surface by both CO2 and H2O, and a detailed chemical reaction model for the water-gas-shift reaction were implemented. Numerical simulation of both 3 t/d and 70 t/h coal gasifier were performed. Numerical results of 3 t/d coal gasifier were in good agreement with experimental data such as carbon conversion, product gas composition and gaseous temperature distribution, hence the developed method can qualitatively capture gasification process in a oxy-fuel IGCC gasifier. Furthermore, gasification characteristics in a 70 t/h coal gasifier were investigated. It was found that increasing O2 concentration up to 35% is needed to keep the same temperature level of the conventional air blown condition in the combustor region. It was also revealed that there is some possibility of improving a gasifier performance under the oxy-fuel IGCC condition by adequately controlling CO2 and O2 concentration.

  • ラージ・エディ・シミュレーションによる微粉炭燃焼場のNOx生成予測 -複数スケールの燃焼場への適用-

    渡邊 裕章

    可視化情報学会誌   2015年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 微粉炭火炎中におけるすす生成特性の光学計測

    林 潤, 橋本 望, 中塚 記章, 辻 博文, 渡邊 裕章, 牧野 尚夫, 赤松 史光

    微粒化   2015年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    微粉炭火炎中のすす生成機構を実験的に明らかにすることを目的として,基礎的な流れ場をもつ微粉炭燃焼場に対して,レーザ誘起赤熱法を適用した結果について,解説を行った.

  • 日本のトップレベル研究者に聞く

    林 幸秀, 岡山 純子, 渡邊 裕章

    独立行政法人科学技術振興機構   2015年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    独立行政法人科学技術振興機構(JST)研究開発戦略センター(CRDS)ならびに中国科学技術部(MOST)科学技術信息研究所(ISTIC)が共同で実施した,日中両国のトップレベル研究者を対象に行った,研究者を志した動機と研究テーマ,日本の研究環境,および,国際動向と日中科学技術協力に関する調査に協力した.

  • 基礎実験による石炭ガス化炉内現象の解明とモデル化

    原 三郎, 梶谷 史朗, 渡邊 裕章, 犬丸 淳

    日本燃焼学会誌   2014年8月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 実験と数値シミュレーションを活用した石炭ガス化炉開発手法

    渡邊 裕章, 梅本 賢, 木戸口 和浩, 牧野 尚夫

    日本エネルギー学会誌   2014年7月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 微粉炭燃焼のlarge-eddy simulation

    渡邊 裕章, 武藤 昌也, 黒瀬 良一

    ターボ機械   2014年5月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 小型試験炉および数値計算を用いた微粉炭燃焼特性評価

    渡邊 裕章, 野田 直希, 牧野 尚夫

    日本エネルギー学会誌   2013年1月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 噴霧燃焼における輻射とすす生成のモデリングに関する研究

    渡邊 裕章

    日本燃焼学会誌   2012年8月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 火力発電用石炭燃焼技術

    渡邊 裕章

    ながれ   2012年8月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 石炭利用発電技術の高度化に向けた研究開発

    渡邊 裕章, 牧野 尚夫

    混相流   2011年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 燃焼により発生するすすの生成モデルと数値シミュレーション

    渡邊 裕章, 黒瀬 良一, 牧野 尚夫, 小森 悟

    エアロゾル研究   2008年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 石炭ガス化炉の数値シミュレーション技術

    渡邊 裕章, 大高 円

    計測と制御   2006年1月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 数値解析による噴流床石炭ガス化炉内現象評価技術

    渡邊 裕章, 大高 円

    日本エネルギー学会誌   2004年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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所属学協会

  • 公益社団法人自動車技術会

  • 公益社団法人日本ガスタービン学会

  • 粉体工学会

  • 一般社団法人日本燃焼学会

  • 一般社団法人日本機械学会

  • 一般社団法人日本エネルギー学会

  • LCA日本フォーラム

  • アメリカ地球物理学連合

  • 欧州地球科学連合

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委員歴

  • 一般社団法人日本燃焼学会   理事   国内

    2023年6月 - 2025年5月   

  • 一般社団法人日本燃焼学会   理事   国内

    2023年6月 - 2025年5月   

  • 公益社団法人自動車技術会   理事   国内

    2023年6月 - 2024年5月   

  • 公益社団法人自動車技術会   九州支部常任理事   国内

    2023年6月 - 2024年5月   

  • 一般社団法人日本エネルギー学会   幹事   国内

    2023年4月 - 2024年3月   

  • 一般社団法人日本エネルギー学会   西部支部幹事   国内

    2023年4月 - 2024年3月   

  • 公益社団法人自動車技術会   理事   国内

    2022年6月 - 2024年5月   

  • 公益社団法人自動車技術会   九州支部常任理事   国内

    2022年6月 - 2024年5月   

  • 一般社団法人日本エネルギー学会   幹事   国内

    2022年4月 - 2023年3月   

  • 一般社団法人日本エネルギー学会   西部支部幹事   国内

    2022年4月 - 2023年3月   

  • 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   国内

    2022年4月 - 2023年3月   

  • 一般社団法人日本燃焼学会   理事   国内

    2021年6月 - 2023年5月   

  • 一般社団法人日本燃焼学会   理事   国内

    2021年6月 - 2023年5月   

  • 公益社団法人日本ガスタービン学会   理事   国内

    2021年4月 - 2023年3月   

  • 公益社団法人日本ガスタービン学会   執行理事   国内

    2021年4月 - 2023年3月   

  • 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長   国内

    2019年4月 - 2021年3月   

  • 一般社団法人日本エネルギー学会   幹事   国内

    2019年4月 - 2020年3月   

  • 公益社団法人 自動車技術会   九州支部 事務局   国内

    2019年4月 - 2020年3月   

  • 公益社団法人 自動車技術会   九州支部 事務局   国内

    2018年4月 - 2019年3月   

  • 公益社団法人日本ガスタービン学会   学術講演会委員会   国内

    2018年4月 - 2019年3月   

  • 公益社団法人日本ガスタービン学会   学術講演会委員会   国内

    2017年4月 - 2018年3月   

  • 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   国内

    2016年10月 - 2017年3月   

  • 公益社団法人 自動車技術会   九州支部 事務局   国内

    2016年6月 - 2018年3月   

  • 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   国内

    2016年4月 - 2018年3月   

  • 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   国内

    2016年4月 - 2018年3月   

  • 公益社団法人日本ガスタービン学会   学術講演会委員会   国内

    2016年4月 - 2017年3月   

  • 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   国内

    2015年4月 - 2018年3月   

  • 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   国内

    2015年4月 - 2016年3月   

  • 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   国内

    2013年4月 - 2016年3月   

  • 一般社団法人日本機械学会   関東支部第20期商議員   国内

    2013年4月 - 2014年3月   

  • 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   国内

    2012年4月 - 2016年3月   

  • 一般社団法人日本機械学会   関東支部第19期商議員   国内

    2012年4月 - 2013年3月   

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学術貢献活動

  • Executive Committee 国際学術貢献

    International Conference on Numerical Combustion 2024  ( 京都 ) 2024年5月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:500

  • 学術講演会委員会委員

    第51回日本ガスタービン学会定期講演会  ( 福井 ) 2023年10月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:250

  • Organizing Committee 国際学術貢献

    International Conference on Power Engineering ICOPE-2023  ( 京都 ) 2023年5月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:800

  • Advenced Powder Technology 国際学術貢献

    2023年4月 - 2024年3月

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    種別:学会・研究会等 

  • Journal of Vibration Testing and System Dynamics 国際学術貢献

    2023年1月 - 2023年12月

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    種別:学会・研究会等 

  • 学術講演会委員会委員

    第50回日本ガスタービン学会定期講演会  ( 福岡 ) 2022年10月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:250

  • Advenced Powder Technology 国際学術貢献

    2022年4月 - 2023年3月

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    種別:学会・研究会等 

  • Journal of Vibration Testing and System Dynamics 国際学術貢献

    2022年1月 - 2022年12月

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    種別:学会・研究会等 

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2022年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:36

    日本語雑誌 査読論文数:0

    国際会議録 査読論文数:5

    国内会議録 査読論文数:0

  • Convener of Ocean Science Division 国際学術貢献

    AGU Fall Meeting 2021  ( オンライン ) 2021年12月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:25,000

  • Scientific Committee 国際学術貢献

    International Conference on Power Engineering ICOPE-2021  ( オンライン ) 2021年10月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:800

  • 学術講演会委員会委員長,座長

    第49回日本ガスタービン学会定期講演会  ( オンライン ) 2021年10月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:250

  • Scientific Committee 国際学術貢献

    Third International Conference of Chemical, Energy and Environmental Engineering ICCEEE 2021  ( オンライン ) 2021年7月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:200

  • Advenced Powder Technology 国際学術貢献

    2021年4月 - 2022年3月

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    種別:学会・研究会等 

  • Journal of Vibration Testing and System Dynamics 国際学術貢献

    2021年1月 - 2021年12月

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    種別:学会・研究会等 

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2021年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:41

    日本語雑誌 査読論文数:2

    国際会議録 査読論文数:4

    国内会議録 査読論文数:0

  • Convener of Ocean Science Division 国際学術貢献

    AGU Fall Meeting 2020  ( オンライン ) 2020年12月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:25,000

  • 学術講演会委員会委員長,座長

    第48回日本ガスタービン学会定期講演会  ( オンライン ) 2020年10月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:250

  • Colloquium Co-Chair 国際学術貢献

    The 38th International Symposium on Combustion  ( The Adelaide Convention Centre Australia ) 2020年7月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:2,000

  • Journal of Vibration Testing and System Dynamics 国際学術貢献

    2020年1月 - 2020年12月

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    種別:学会・研究会等 

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2020年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:35

    日本語雑誌 査読論文数:1

    国際会議録 査読論文数:28

    国内会議録 査読論文数:0

  • Convener of Ocean Science Division 国際学術貢献

    AGU Fall Meeting 2019  ( Moscone Center UnitedStatesofAmerica ) 2019年12月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:25,000

  • Organizing Committee 国際学術貢献

    The 2nd International Symposium on Advanced Measurement, Analysis and Control for Energy and Environment (AMACEE2019)  ( Xi'an Qin Hot Spring Hotel China ) 2019年12月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:150

  • 学術講演会委員会委員長,座長

    第47回日本ガスタービン学会定期講演会  ( 函館アリーナ ) 2019年9月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:250

  • Local organizing committee 国際学術貢献

    12th Asia-Pacific Conference on Combustion (ASPACC-12)  ( 福岡国際会議場 ) 2019年7月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:600

  • Co-Chair of Organizing Committee, 座長 国際学術貢献

    International Conference on Polygeneration (ICP2019)  ( 九州大学伊都キャンパス ) 2019年5月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:200

  • Organizing Committee 国際学術貢献

    The 3rd International Workshop on Measurement and Simulation of Coal and Biomass Conversion  ( Aachen Germany ) 2019年5月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:100

  • 座長 国際学術貢献

    The 17th International Conference on Numerical Combustion  ( Aachen Germany ) 2019年5月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:400

  • Proceedings of the Combustion Institute 国際学術貢献

    2019年4月 - 2020年8月

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    種別:学会・研究会等 

  • Advenced Powder Technology 国際学術貢献

    2019年4月 - 2020年3月

     詳細を見る

    種別:学会・研究会等 

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2019年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:30

    日本語雑誌 査読論文数:1

    国際会議録 査読論文数:29

    国内会議録 査読論文数:0

  • 座長

    第56回燃焼シンポジウム  ( 堺市産業振興センター ) 2018年11月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:600

  • 学術講演会委員会委員・座長

    第46回日本ガスタービン学会定期講演会  ( かごしま県民交流センター ) 2018年10月

     詳細を見る

    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:250

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2018年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:30

    日本語雑誌 査読論文数:1

    国際会議録 査読論文数:0

    国内会議録 査読論文数:0

  • 座長 国際学術貢献

    11th Asia-Pacific Conference on Combustion (ASPACC-11)  ( The University of Sydney Australia ) 2017年12月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship)

    第55回燃焼シンポジウム  ( 富山国際会議場 ) 2017年11月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • Local committee 国際学術貢献

    JSME-KSME Fluid-Thermal Engineering Conference 2017  ( Hotel Nikko Yaeyama Ishigaki Island, Okinawa Japan ) 2017年10月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:300

  • 学術講演会委員会委員・座長

    第45回日本ガスタービン学会定期講演会  ( 総合コミュニティセンター(松山市) ) 2017年10月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:250

  • Organizer 国際学術貢献

    2nd Workshop on Measurement and Simulation of Coal and Biomass Conversion  ( Orlando, Florida UnitedStatesofAmerica ) 2017年8月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:50

  • Proceedings of the Combustion Institute 国際学術貢献

    2017年4月 - 2018年8月

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    種別:学会・研究会等 

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2017年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:47

    日本語雑誌 査読論文数:3

    国際会議録 査読論文数:26

    国内会議録 査読論文数:0

  • 座長(Chairmanship)

    第30回数値流体力学シンポジウム  ( タワーホール船堀 ) 2016年12月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship)

    第22回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム  ( 東京大学生産技術研究所 ) 2016年12月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship)

    第54回燃焼シンポジウム  ( 仙台国際センター ) 2016年11月

     詳細を見る

    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship)

    第44回日本ガスタービン学会定期講演会  ( ホテルリッチ&ガーデン酒田 ) 2016年10月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship)

    「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  ( 東京大学弥生講堂一条ホール ) 2016年10月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 実行委員会委員

    日本機械学会 2016年度年次大会  ( 九州大学伊都キャンパス ) 2016年9月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:2,000

  • Session organizer 国際学術貢献

    Asian Conference on Thermal Sciences (ACTS2017)  ( 韓国済州島 国際会議場(ICC Jeju) ) 2016年4月 - 2017年3月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:200

  • 座長(Chairmanship)

    第29回数値流体力学シンポジウム  ( 福岡県春日市,九州大学(筑紫キャンパス) ) 2015年12月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship)

    第53回燃焼シンポジウム  ( つくば国際会議場 ) 2015年11月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship) 国際学術貢献

    International Gas Turbine Congress 2015 Tokyo  ( 虎ノ門ヒルズフォーラム ) 2015年11月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship)

    第43回日本ガスタービン学定期講演会  ( 米子コンベンションセンター BiG SHiP ) 2015年9月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship)

    日本エネルギー学会第24回大会  ( 札幌コンベンションセンター ) 2015年8月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship)

    第52回日本伝熱シンポジウム  ( 福岡国際会議場 ) 2015年6月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長(Chairmanship) 国際学術貢献

    1st Workshop on Measurement and Simulation of Coal and Biomass Conversion  ( France ) 2015年4月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • Coordinator 国際学術貢献

    1st Workshop on Measurement and Simulation of Coal and Biomass Conversion  ( Avignon Convention Center, Avignon, France France ) 2015年4月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:50

  • 座長(Chairmanship)

    第42回日本ガスタービン学会定期講演会  ( 熊本市国際交流会館 ) 2014年10月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 世話人

    第48回夏期シンポジウム  ( (財)日本クリスチャンアカデミー関西セミナーハウス(京都市) ) 2012年7月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:80

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その他

  • 論文「Experimental and numerical investigation of effects of particle shape and size distribution on particles’ dispersion in a coaxial jet flow」により,Advanced Powder Technology Distinguished Paper Awardを受賞.

    2019年10月

  • 論文「Primary soot particle distributions in a combustion field of 4 kW pulverized coal jet burner measured by time resolved laser induced incandescence (TiRe-LII)」により,日本機械学会賞(論文)を受賞

    2018年4月

  • 「微粉炭燃焼場 でのすす生成特性解明に向けた計測技術」の開発により,粉体工学会から技術賞を受賞

    2017年10月

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • NEDOグリーンイノベーション基金事業/製造分野における熱プロセスの脱炭素化

    2023年9月 - 2032年3月

    脱炭素産業熱システム技術研究組合 

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    担当区分:研究分担者 

  • 「富岳」が拓くSociety5.0時代のスマートデザイン

    2021年10月 - 2026年3月

    文部科学省 

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    担当区分:研究分担者 

    少子高齢化に伴う労働生産性の低下,確実に来襲する新興ウイルスによるパンデ ミックや予期せぬ自然災害への対応,さらにはカーボンニュートラル社会の実現 等,激変する社会に対応して今後も我が国がものづくり大国としてその国際競争 力を維持していくためには,単なる性能試験の代替としてのシミュレーションを 脱却し,新たなデジタルエンジニアリング技術を創生することが急務である.こ こでは,「富岳」の性能を十二分に活用できるアプリケーションソフトウェアに よる高性能シミュレーションと,多目的最適化,機械学習,データ同化等のデー タ科学を融合させることで,サイバー空間とフィジカル空間を高度に結合させた 設計システムを構築する.構築したシステムは,自動車空力設計,建築・都市環 境設計,室内環境設計,カーボンフリーガスタービン設計に適用することで, Society 5.0 時代のスマートデザインを実現する.研究開発にあたっては,個別 ターゲットごとに既に構築済みの産学連携コンソーシアムを活用することで,実 産業界のニーズを反映したターゲット設定と,開発したシステムの早期社会実装 を可能とする.本申請課題は,ポスト「京」重点課題46及び8で開発された CUBE, FrontFlow/red(FFR)を主要アプリとして実施するものであり,これらの 「富岳」における実効性能は確認済みである.

  • NEDO カーボンリサイクル・次世代火力発電技術開発/石炭利用環境対策事業/石炭利用環境対策推進事業/石炭の低温反応機構解明とそれに基づく自然発熱抑制技術開発

    2021年4月 - 2026年3月

    一般財団法人 電力中央研究所 

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者 

  • NEDO カーボンリサイクル・次世代火力発電技術開発/次世代火力発電基盤技術開発/CO2分離・回収型ポリジェネレーションシステム技術開発/多様な燃料を利用するCO2回収型ポリジェネレーションシステム基盤技術開発

    2021年4月 - 2025年3月

    一般財団法人 電力中央研究所 

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者 

  • NEDO カーボンリサイクル・次世代火力発電技術開発/アンモニア混焼火力発電技術開発実証事業/火力発電所でのCO2フリーアンモニア燃料利用拡大に向けた研究開発

    2021年4月 - 2023年3月

    一般財団法人 電力中央研究所 

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者 

  • 国内石油天然ガスに係る地質調査・メタンハイドレート研究開発等事業「膜構造物の利活用に関する技術開発」

    2020年4月 - 2024年3月

    経済産業省(産業技術総合研究所) 

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者 

  • 「富岳」成果創出加速プログラム「スーパーシミュレーションとAIを連携活用した実機クリーンエネルギーシステムのデジタルツインの構築と活用」

    2020年4月 - 2023年3月

    文部科学省 

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者 

  • 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回収型次世代IGCC技術開発

    2018年4月 - 2020年2月

    一般財団法人 電力中央研究所 

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者 

    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。

  • 平成31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」

    2018年4月 - 2019年2月

    経済産業省(産業技術総合研究所) 

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    担当区分:研究分担者 

    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。今年度は提案システムのエネルギー収支分析,ならびに経済性評価を実施する.

  • 平成30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」

    2018年4月 - 2019年2月

    経済産業省(産業技術総合研究所) 

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    担当区分:研究分担者 

    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。今年度は提案システムのエネルギー収支分析,ならびに経済性評価を実施する.

  • 平成29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」

    2017年4月 - 2017年2月

    経済産業省(産業技術総合研究所) 

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    担当区分:研究分担者 

    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。今年度は提案システムのエネルギー収支分析,ならびに経済性評価を実施する.

  • 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年11月 - 2017年2月

    経済産業省(産業技術総合研究所) 

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    担当区分:研究分担者 

    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/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年4月 - 2020年3月

    一般財団法人 電力中央研究所 

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    担当区分:研究分担者 

    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。

  • 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年4月 - 2018年3月

    一般財団法人 電力中央研究所 

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    担当区分:研究分担者 

    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。

  • 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年2月 - 2020年3月

    東京大学 

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    担当区分:研究分担者 

    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年4月 - 2016年3月

    東京大学 

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    担当区分:研究分担者 

    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.

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教育活動概要

  • ・熱エネルギー変換基礎(工学部融合基礎工学科2年秋・冬学期)
    ・エネルギー変換工学(工学部融合基礎工学科3年春・夏学期)
    ・熱機関工学(工学部融合基礎工学科3年冬学期)
    ・反応性流体力学(総合理工学府冬学期)
    ・週一回の研究室ゼミを実施し,卒業論文研究,修士論文研究,および博士論文研究の研究指導を実施

担当授業科目

  • 流体機械

    2023年12月 - 2024年2月   冬学期

  • 熱機関工学

    2023年12月 - 2024年2月   冬学期

  • 機械電気科学実験IV

    2023年12月 - 2024年2月   冬学期

  • 融合基礎工学展望

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • 熱エネルギー変換基礎

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • グリーン工学基礎

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • 反応性流体力学

    2023年10月 - 2023年12月   秋学期

  • 力学基礎演習

    2023年4月 - 2023年9月   前期

  • エネルギー変換工学

    2023年4月 - 2023年9月   前期

  • 融合工学概論I

    2023年4月 - 2023年9月   前期

  • 課題集約演習

    2022年10月 - 2023年3月   後期

  • 熱エネルギー変換基礎

    2022年10月 - 2023年3月   後期

  • エネルギー制御工学

    2022年10月 - 2022年12月   秋学期

  • 力学基礎演習

    2022年4月 - 2022年9月   前期

  • エネルギー制御工学

    2021年12月 - 2022年2月   冬学期

  • 課題集約演習

    2021年10月 - 2022年3月   後期

  • 基礎熱工学

    2021年10月 - 2021年12月   秋学期

  • 燃焼学Ⅱ

    2020年12月 - 2021年2月   冬学期

  • 課題集約演習

    2020年10月 - 2021年3月   後期

  • 機械工学設計製図

    2020年10月 - 2021年3月   後期

  • 基礎熱工学

    2020年10月 - 2020年12月   秋学期

  • 燃焼学Ⅰ

    2020年10月 - 2020年12月   秋学期

  • Reactive Gas Dynamics

    2020年4月 - 2020年9月   前期

  • プログラミング演習

    2020年4月 - 2020年9月   前期

  • 燃焼学Ⅱ

    2019年12月 - 2020年2月   冬学期

  • 機械工学設計製図

    2019年10月 - 2020年3月   後期

  • 燃焼学Ⅰ

    2019年10月 - 2019年12月   秋学期

  • Reactive Gas Dynamics

    2019年4月 - 2019年9月   前期

  • プログラミング演習

    2019年4月 - 2019年9月   前期

  • 反応性ガス熱力学

    2018年10月 - 2019年3月   後期

  • Reactive Gas Dynamics

    2018年4月 - 2018年9月   前期

  • プログラミング演習

    2018年4月 - 2018年9月   前期

  • 機械工学設計製図

    2017年10月 - 2018年3月   後期

  • 反応性ガス熱力学

    2017年10月 - 2018年3月   後期

  • 反応性ガス熱力学

    2017年10月 - 2018年3月   後期

  • プログラミング演習

    2017年4月 - 2017年9月   前期

  • Reactive Gas Dynamics(反応性ガス力学)

    2017年4月 - 2017年9月   前期

  • Reactive Gas Dynamics(反応性ガス力学)

    2017年4月 - 2017年9月   前期

  • 機械工学設計製図

    2016年10月 - 2017年3月   後期

  • 反応性ガス熱力学

    2016年10月 - 2017年3月   後期

  • Reactive Gas Dynamics

    2016年4月 - 2016年9月   前期

  • 機械工学設計製図

    2015年10月 - 2016年3月   後期

  • 反応性ガス熱力学

    2015年10月 - 2016年3月   後期

  • Reactive Gas Dynamics

    2015年4月 - 2015年9月   前期

  • 反応性ガス熱力学

    2014年10月 - 2015年3月   後期

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FD参加状況

  • 2022年3月   役割:参加   名称:メンタルヘルス講演会

    主催組織:全学

  • 2020年5月   役割:企画   名称:機械系FD「オンライン講義について」

    主催組織:学科

  • 2019年6月   役割:参加   名称:科研費取得のための機械系FD

    主催組織:学科

  • 2018年6月   役割:参加   名称:第2回全学FD 新入試QUBE説明会

    主催組織:全学

  • 2017年12月   役割:参加   名称:機械系後期FD(アンガーマネージメント)

    主催組織:学科

  • 2016年6月   役割:参加   名称:外部資金獲得に向けた若手研究者向FD

    主催組織:学科

  • 2015年8月   役割:参加   名称:科研費取得のための機械系FD

    主催組織:学科

  • 2015年4月   役割:参加   名称:平成27年度第1回全学FD(新任教員研修)

    主催組織:全学

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その他教育活動及び特記事項

  • 2019年  クラス担任  学部

  • 2019年  その他特記事項  ・指導学生Panlong Yuが,原著論文(Yu, P., Watanabe, H., Zhang, W., Kurose, R., Kitagawa, T., Flamelet model for a three-feed non-premixed combustion system with a diluent stream: Analysis and validation of quasi-two-dimensional flamelet (Q2DF) models, Energy and Fuels, 33 (2019), 4640-4650)を出版

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    ・指導学生Panlong Yuが,原著論文(Yu, P., Watanabe, H., Zhang, W., Kurose, R., Kitagawa, T., Flamelet model for a three-feed non-premixed combustion system with a diluent stream: Analysis and validation of quasi-two-dimensional flamelet (Q2DF) models, Energy and Fuels, 33 (2019), 4640-4650)を出版

  • 2018年  クラス担任  学部

  • 2018年  その他特記事項  ・指導学生Wei Zhangが,原著論文(Zhang, W., Watanabe, H., Kitagawa, T., Direct numerical simulation of ignition of a single particle freely moving in a uniform flow, Advanced Powder Technology, 28 (2017), 2893-2902)を出版

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    ・指導学生Wei Zhangが,原著論文(Zhang, W., Watanabe, H., Kitagawa, T., Direct numerical simulation of ignition of a single particle freely moving in a uniform flow, Advanced Powder Technology, 28 (2017), 2893-2902)を出版

  • 2018年  その他特記事項  ・指導学生Panlong Yuが,原著論文(Yu, P., Norinaga, K., Watanabe, H., Kitagawa, T., Prediction of hot coke oven gas reforming by LES coupled with the extended flamelet/progress variable approach, Fuel, 231 (2018), 234-243)を出版

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    ・指導学生Panlong Yuが,原著論文(Yu, P., Norinaga, K., Watanabe, H., Kitagawa, T., Prediction of hot coke oven gas reforming by LES coupled with the extended flamelet/progress variable approach, Fuel, 231 (2018), 234-243)を出版

  • 2018年  その他特記事項  ・ 指導学生Wei Zhangが,原著論文(Zhang, W., Watanabe, H., Kitagawa, T., Numerical investigation of effects of particle shape on dispersion in an isotropic turbulent flow, Advanced Powder Technology, 29 (2018), 2048-2060.)を出版

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    ・ 指導学生Wei Zhangが,原著論文(Zhang, W., Watanabe, H., Kitagawa, T., Numerical investigation of effects of particle shape on dispersion in an isotropic turbulent flow, Advanced Powder Technology, 29 (2018), 2048-2060.)を出版

  • 2018年  その他特記事項  指導学生Wei Zhangが,原著論文(Zhang, W., Tainaka, K., Ahn, s., Watanabe, H., Kitagawa, T., Experimental and numerical investigation of effects of particle shape and size distribution on particle's dispersion in a coaxial jet flow, Advanced Powder Technology, 29 (2018), 2322-2330)を出版

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    指導学生Wei Zhangが,原著論文(Zhang, W., Tainaka, K., Ahn, s., Watanabe, H., Kitagawa, T., Experimental and numerical investigation of effects of particle shape and size distribution on particle's dispersion in a coaxial jet flow, Advanced Powder Technology, 29 (2018), 2322-2330)を出版

  • 2017年  クラス担任  学部

  • 2016年  クラス担任  学部

  • 2015年  クラス担任  学部

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社会貢献・国際連携活動概要

  • ・American Geophysical Union (AGU) Fall MeetingのConvenerとして,Ocean Science部門メタンハイドレート研究に関するセッション取りまとめを行なっている.
    ・石炭・バイオマスを対象とするエネルギー転換機器(燃焼・ガス化装置)の高効率化や低炭素化を図るため,これらを対象とする数値解析技術の高度化を目的とした国際ワークショップを主催する組織委員会委員として,国内外の大学・研究機関間の研究連携を推進している(Organizing Committee Member of CBC Workshop).

社会貢献活動

  • 最近の化学工学講習会72 化学工学系流体シミュレーションの最前線 ~基礎・実践・将来展望~における講演「反応流・燃焼のシミュレーション」

    化学工学会  オンライン  2024年1月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:セミナー・ワークショップ

    化学工学系流体シミュレーションの最前線〜基礎・実践・将来展望〜の書籍の中で「反応流・燃焼のシミュレーション」の執筆を行うとともに,公開セミナーにおいて本内容に関する講演を実施した.

  • 第7回HPCものづくり統合ワークショップにおける講演「乱流微粒化モデルを統合した大規模LESによる航空用エンジン燃焼器性能の推定」

    東京大学生産技術研究所 革新的シミュレーション研究センター  東京大学生産技術研究所  2023年12月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

  • 化学プラントの爆発事故による業務上過失致死事件に対して,専門的見地からの支援により事件の全容解明に寄与したことにより,,福岡県警察から感謝状を授与された.

    2019年

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    化学プラントの爆発事故による業務上過失致死事件に対して,専門的見地からの支援により事件の全容解明に寄与したことにより,,福岡県警察から感謝状を授与された.

  • 2017年度 九州大学機械工学部門 公開講座 「操る」をテーマにした公開講座を開催した.

    九州大学 大学院工学研究院機械工学部門  JR博多シティ 9F会議室  2017年9月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

  • 2017年度 九州大学機械工学部門 公開講座 「操る」をテーマにした公開講座を開催した.

    2017年

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    2017年度 九州大学機械工学部門 公開講座 「操る」をテーマにした公開講座を開催した.

  • 2016年度 九州大学機械工学部門 公開講座 「モノを造る・モノを動かす」をテーマにした公開講座を開催した.

    九州大学 大学院工学研究院機械工学部門  リファレンス博多駅東ビル  2016年9月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

  • 2015年度 九州大学機械工学部門 公開講座 「エネルギーのいま,これから」をテーマに,「火力エネルギー」の現在,将来について解説するとともに,最新の研究を説明した.

    九州大学 大学院工学研究院機械工学部門  JR博多シティ 会議室  2015年9月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

    震災以降,議論百出のエネルギー問題について,火力エネルギーの観点から,今後の技術開発の方向性についての論点を提示した.低コスト化,二酸化炭素排出量の削減等,様々な切り口から,現在の技術開発動向を一般市民にも分かり易くレビューするとともに,市民間での意見交換を促した.

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メディア報道

  • 銃器・爆発物取り扱いに関するインタビュー テレビ・ラジオ番組

    KTNテレビ長崎  2022年7月

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    銃器・爆発物取り扱いに関するインタビュー

  • 新潟大学,東京海洋大学,九州大学,三菱ガス化学,および太陽工業の5者共同研究(新潟県および新潟大学からの助成研究)により,佐渡島沖の表層型メタンハイドレート層からのメタンガスを回収する基礎技術を確立したことが,9月8日付産経新聞に掲載された. 新聞・雑誌

    産経新聞  2016年9月

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    新潟大学,東京海洋大学,九州大学,三菱ガス化学,および太陽工業の5者共同研究(新潟県および新潟大学からの助成研究)により,佐渡島沖の表層型メタンハイドレート層からのメタンガスを回収する基礎技術を確立したことが,9月8日付産経新聞に掲載された.

政策形成、学術振興等への寄与活動

  • 2020年4月 - 2021年3月   独立行政法人科学技術振興機構

    独立行政法人科学技術振興機構 環境・エネルギーユニットにおいて,国内外の火力発電技術開発に関して,現状技術の俯瞰を行うとともに,国内における今後の火力発電技術に関する科学技術開発政策に関する提言書(俯瞰報告書)の作成を行う.

  • 2018年4月 - 2019年3月   独立行政法人科学技術振興機構

    独立行政法人科学技術振興機構 環境・エネルギーユニットにおいて,国内外の火力発電技術開発に関して,現状技術の俯瞰を行うとともに,国内における今後の火力発電技術に関する科学技術開発政策に関する提言書(俯瞰報告書)の作成を行う.