2024/09/12 更新

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ウメハラ ユウタロウ
梅原 裕太郎
UMEHARA YUTARO
所属
工学研究院 機械工学部門 助教
水素エネルギー国際研究センター (併任)
エネルギー研究教育機構 (併任)
工学部 機械工学科(併任)
工学府 機械工学専攻(併任)
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助教
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学位

  • 工学博士

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ:熱工学に関する研究

    研究キーワード:沸騰、気液二相流

    研究期間: 2022年4月 - 2023年4月

受賞

  • 日本機械学会奨励賞(研究)

    2024年4月   日本機械学会   高温固体面の急速冷却現象のメカニズム解明に関する研究

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  • 日本機械学会奨励賞(研究)

    2024年3月   日本機械学会   高温固体面の急速冷却現象のメカニズム解明に関する研究

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    沸騰現象は,非常に高い熱輸送性能を有することから高温物体の冷却(鋼材の焼入れや原子炉の緊急冷却等)に広く用いられている.しかし,時空間的な非定常性を有するため,そのメカニズムを十分に解明できていなかった.本研究は,流下液膜による高温面冷却を対象に,冷却を支配する三相界面の非定常挙動に注目し,そのメカニズムの解明を試みた.高温面に赤外線を透過するシリコンウェハを用いることで,赤外線サーモグラフィによる時空間的な温度変動を測定し,液膜先端で生じる沸騰の気泡径が冷却速度に影響を与えることを明らかにした.これらの知見をもとに,非定常熱流動現象を予測および利用を可能とする新たな物理モデルの提案を行った.

  • 日本伝熱学会賞 奨励賞

    2022年5月   日本伝熱学会   高温固体の相変化冷却メカニズムの解明

  • 日本伝熱学会賞 奨励賞

    2022年5月   日本伝熱学会   高温固体の相変化冷却メカニズムの解明

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  • 熱流動部会 部会賞 奨励賞

    2022年3月   日本原子力学会 熱流動部会   流下液膜による高温固体面クエンチ過程の詳細観察とモデリング

  • 熱流動部会 部会賞 奨励賞

    2022年3月   日本原子力学会 熱流動部会   流下液膜による高温固体面クエンチ過程の詳細観察とモデリング

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論文

  • Mechanism of the rapid generation of superheated and saturated steam using a water-containing porous material

    Bicheng, W; Umehara, Y; Tanaka, M; Kobayashi, R; Hida, S; Eto, A; Mori, S

    APPLIED THERMAL ENGINEERING   257   2024年12月   ISSN:1359-4311 eISSN:1873-5606

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    出版者・発行元:Applied Thermal Engineering  

    Superheated steam (SHS) is employed in various fields for everyday activities and industrial production, e.g., drying, cleaning, and reaction engineering. Although a facile method for realizing rapid SHS and saturated steam generation from water-containing porous materials has been proposed, with a second order start-up/cut-off response time and high energy utilization efficiency, the mechanism of this rapid SHS generation has not been clarified despite the proposition of a two-step process, including heating-based evaporation beneath the wire heater and reheating in the flow path. In this study, further experiments were conducted to separately consider both heating processes. The steam temperature directly beneath the wire heater correlated well with the film temperature, which is equal to the average temperature of the wire heater and the saturation temperature of the surface of the porous material. The measurement results of the temperature distribution inside the porous material block as well as the results of the electrical resistance directly beneath the wire heater revealed that no dry-out area was formed directly beneath the wire heater during SHS generation. Further, the three-dimensional laser scanning results revealed significant roughness on the surface of the porous material. The narrow gap, which was formed between the wire heater and the surface of the porous material, was critical to SHS generation, and the detailed mechanism was presented.

    DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2024.124172

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  • Experimental study on the upward annular two-phase flow of nitrogen and ethanol aqueous solutions with different concentrations

    Zhang, HC; Umehara, Y; Mori, S

    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER   228   2024年8月   ISSN:0017-9310 eISSN:1879-2189

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    出版者・発行元:International Journal of Heat and Mass Transfer  

    Vertical upward annular flow experiments of nitrogen gas and ethanol aqueous solutions with volume fractions of 30 %, 60 %, and 95 % under 0.2 MPa were conducted. The characteristics of the liquid film including base, average, and maximum film thickness and height, velocity, and frequency of disturbance waves were obtained and studied based on the constant electric current method in a 5 mm inner diameter polycarbonate tube. The flow behavior was observed using a high-speed camera simultaneously. It is found that a large number of bubbles in the liquid film is critical to these characteristics. A connection between ethanol concentration and bubbles in the liquid film is found and interpreted by considering bubble stability which arises from the dynamic rise in surface tension. Our experimental investigation suggests that the effect of bubbles in the liquid film on the flow characteristics is not negligible in such annular flows under high liquid flow rates and bubble stability should be considered for annular flows employing solutions consisting of two or more components with large differences in surface tension.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125610

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  • Prediction of interfacial shear stress and pressure drop in vertical two-phase annular flow

    Zhang, HC; Umehara, Y; Yoshida, H; Mori, S

    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER   218   2024年1月   ISSN:0017-9310 eISSN:1879-2189

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Heat and Mass Transfer  

    The interfacial shear stress and pressure drop of an upward vertical annular flow of nitrogen–water, HFC134a–water, and nitrogen–95 % ethanol solution were comprehensively investigated considering the effect of the liquid–gas density ratio and surface tension. A direct link between the disturbance wave height and equivalent sand-grain roughness was noted through the analogy with the famous Moody chart for single-phase turbulent flows. A predictive model of the interfacial friction factor was developed based on this finding. To predict the pressure drop of the annular flow, a new model with good predictive performance for annular flows of various working fluids including steam–water under boiling water reactor operating condition (286 °C and 7 MPa) was proposed.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124750

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    リポジトリ公開URL: https://hdl.handle.net/2324/7178890

  • 電解析出多孔質体が水の飽和プール沸騰限界熱流束に与える影響

    林田 侑也, 梅原 裕太郎, 江藤 淳朗, 森 昌司

    日本機械学会論文集   90 ( 935 )   24-00061 - 24-00061   2024年   eISSN:21879761

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    DOI: 10.1299/transjsme.24-00061

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  • Improvement in the onset of the nucleate pool boiling of HFE-7100 with the use of a honeycomb porous plate and heated fine wire

    Wu, FF; Hisano, T; Umehara, Y; Takata, Y; Mori, S

    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER   217   2023年12月   ISSN:0017-9310 eISSN:1879-2189

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Heat and Mass Transfer  

    Boiling is an efficient heat dissipation method implemented in microelectronic devices. However, given that microelectronic components have operating temperature limits (below 85 °C), suitable coolants and enhanced technology for the onset of nucleate pool boiling (ONB) are crucial for their further application. The hydrofluoroether fluid HFE-7100 possesses superior environmental properties and a low boiling point (Tsat = 59.8 °C at 1 atm) that can satisfy the requirement for engineered surfaces in the nucleate boiling region. However, higher superheating at ΔTONB is observed before nucleate boiling is triggered due to the high wettability of HFE-7100. In this study, pool boiling experiments were performed with a honeycomb porous plate (HPP) attached to an indium–tin oxide (ITO) heater to examine ΔTONB. For saturated HFE-7100, boiling curves and visual bubble observations were obtained using an infrared camera and a high-speed video at atmospheric pressure. ΔTONB on the HPP reduced by 20 K relative that on the plain surface (ΔTONB = 35.6 K) due to nucleation cavities. Later, excessive superheating at ΔTONB was observed to restart nucleate boiling after the HPP was immersed in the HFE-7100 liquid for 24 h (ΔTONB = 32.5 K) and 96 h (ΔTONB = 32.6 K). This finding indicated that large amounts of cavities were flooded by the highly wetting liquid during the immersion period. Therefore, a coupled section combining the HPP and a metal fine wire with a continuous small input power was developed to reactivate nucleate cavities. This section successfully maintained ΔTONB at a desirable value (ΔTONB = 18.3–20.4 K) after immersion.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124738

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    リポジトリ公開URL: https://hdl.handle.net/2324/7179435

  • Improvement of the critical current density of alkaline water electrolysis based on the hydrodynamic similarity between boiling and water electrolysis 査読 国際誌

    Wei, XS; Kakimoto, T; Umehara, Y; Nakajima, H; Ito, K; Inagaki, H; Mori, S

    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER   214   124420 - 124420   2023年11月   ISSN:0017-9310 eISSN:1879-2189

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Heat and Mass Transfer  

    Since water electrolysis is a pollution-free and economical method to produce hydrogen which has a great potential as an energy carrier, it is imperative to improve the performance of water electrolysis for efficient hydrogen production. Supposing that the analogy between boiling and water electrolysis holds, the next interesting question is whether the water electrolysis performance can also be significantly improved by using a method that improves the heat transfer coefficient and the critical heat flux (CHF). The critical current density (CCD), which is the upper operation limit of water electrolysis, is considered to be one of the keys for effective hydrogen generation. However, the study on the enhancement of CCD has rarely been conducted. It is known that the boiling CHF can be improved by a honeycomb porous plate (HPP) due to two effects, capillary force and path separation of gas-liquid. In this work, we applied a cooling method using an HPP which has succeeded in improving the boiling CHF to alkaline water electrolysis. For the first time, we have succeeded in improving the CCD to approximately 1.3 times (CCD: 6.6 A/cm2) compared to without capillary force case (CCD: 5.1 A/cm2). As regards the mechanism, the effect of the liquid supply by capillary action and the improvement of the bubble discharge by separating the gas–liquid flow path using the honeycomb structure of the HPP play an important role in increasing the CCD.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124420

    Web of Science

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    リポジトリ公開URL: https://hdl.handle.net/2324/7178892

  • On the velocity and frequency of disturbance waves in vertical annular flow with different surface tension and gas–liquid density ratio

    Zhang, HC; Umehara, Y; Yoshida, H; Mori, S

    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER   211   2023年9月   ISSN:0017-9310 eISSN:1879-2189

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Heat and Mass Transfer  

    In this study, the characteristics of disturbance waves, including velocity, longitudinal size, and frequency, are comprehensively investigated by conducting gas–liquid upward annular flow experiments in a 5 mm tube through the constant electric current method (CECM). The film thickness time trace is recorded with respect to time, and the information on disturbance waves is subsequently extracted. The effect of liquid and gas flow rate, density ratio, and surface tension on the disturbance wave is quantitatively analyzed. A predictive model of the wave velocity based on the shear stress balance of the liquid film is proposed. A physical model for wave frequency prediction is derived on the basis of the mass conservation equation. A simple empirical model with good prediction accuracy of wave frequency is also derived. Compared with existing correlations available in the literature, the newly derived models show better performance under a wide range of flow conditions.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124253

    Web of Science

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    リポジトリ公開URL: https://hdl.handle.net/2324/7178891

  • Phenomenological modeling of quenching during falling liquid film cooling of high-temperature wall 査読 国際誌

    Umehara Y., Okawa T.

    Applied Thermal Engineering   225   2023年5月   ISSN:1359-4311

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Applied Thermal Engineering  

    The wetting velocity that is the propagation velocity of a liquid film falling along a high temperature wall is of considerable importance in a variety of technical applications such as emergency core cooling in nuclear power plant, heat exchangers, and metallurgical processes. To predict the wetting velocity, the quenching model that consists of the heat transfer coefficient (HTC) distribution and the quenching temperature is needed. Since direct measurements of these quantities were technically difficult, most of the existing quenching models were developed so as to match the calculated wetting velocity with the experimental data. It was therefore unknown if the existing models can be applied to the conditions under which their predictive performance was not tested. In this work, to develop a new quenching model that is applicable in wide range of experimental conditions, transient of the wall temperature profile during quenching was measured using a high-speed infrared camera. A silicon wafer that was transparent against infrared rays was utilized as the wall. In addition, a normal high-speed camera was used to understand the hydrodynamic phenomena encountered during quenching. As a result, it was found that nucleate boiling in the liquid film was the main heat transfer mechanism near the wetting front and the width of the area where significant heat transfer occurred was in the same order of magnitude as the size of nucleation bubbles. Based on these findings, a phenomenological quenching model was developed. It was shown that the present model predicts the wetting velocity more accurately than the existing ones not only for the present data but also for those accumulated in different conditions. It was hence considered that the present model well describes the thermal-hydraulic phenomena encountered near the wetting front during quenching.

    DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2023.120210

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    リポジトリ公開URL: https://hdl.handle.net/2324/7178893

  • 液体を含む多孔質体を利用したエタノール蒸気の急速生成

    WANG BICHENG, FU YAN, 梅原 裕太郎, 森 昌司

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム   2023.27 ( 0 )   B122   2023年   eISSN:24242950

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    DOI: 10.1299/jsmepes.2023.27.b122

    CiNii Research

  • CRITICAL HEAT FLUX IMPROVEMENT USING METAL HONEYCOMB POROUS PLATE FORMED BY ELECTROLYTIC DEPOSITION IN A SATURATED POOL BOILING

    Hayashida Yuya, Umehara Yutaro, Mori Shoji

    The Proceedings of the International Conference on Nuclear Engineering (ICONE)   2023.30 ( 0 )   1066   2023年   eISSN:24242934

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    記述言語:英語   出版者・発行元:The Japan Society of Mechanical Engineers  

    <p>Enhancement of pool boiling heat transfer using a copper honeycomb porous plate (HPP) made by electrolytic deposition has been experimentally examined. The critical heat flux (CHF) could be enhanced to 3.7 MW/m2 which is three times of plain surface at most. The thicker the porous material prepared by electrodeposition, the CHF is enhanced. Moreover, the effect of the shape of HPP and the wickability on CHF were examined in this paper. Electrolytic deposition makes copper porous structure having porous part with pores about 10~20μm diameter and vapor escape channel which are 0.1~0.5mm in diameter. Vapor escape channels affecting wickability are formed by hydrogen bubbles generated during electrolytic deposition. Experimental results show that CHF increases with increasing wickability in thick porous plates as well as thin ones. In Addition, unlike the porous materials used to date, the CHF also continued to increase with increasing thickness, up to a sufficiently thick condition of 2 mm.</p>

    DOI: 10.1299/jsmeicone.2023.30.1066

    CiNii Research

  • CRITICAL HEAT FLUX IMPROVEMENT USING METAL HONEYCOMB POROUS PLATE FORMED BY ELECTROLYTIC DEPOSITION IN A SATURATED POOL BOILING

    Hayashida Y., Umehara Y., Mori S.

    International Conference on Nuclear Engineering, Proceedings, ICONE   2023-May   2023年   ISBN:9784888982566

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    出版者・発行元:International Conference on Nuclear Engineering, Proceedings, ICONE  

    Enhancement of pool boiling heat transfer using a copper honeycomb porous plate (HPP) made by electrolytic deposition has been experimentally examined. The critical heat flux (CHF) could be enhanced to 3.7 MW/m2 which is three times of plain surface at most. The thicker the porous material prepared by electrodeposition, the CHF is enhanced. Moreover, the effect of the shape of HPP and the wickability on CHF were examined in this paper. Electrolytic deposition makes copper porous structure having porous part with pores about 10~20µm diameter and vapor escape channel which are 0.1~0.5mm in diameter. Vapor escape channels affecting wickability are formed by hydrogen bubbles generated during electrolytic deposition. Experimental results show that CHF increases with increasing wickability in thick porous plates as well as thin ones. In Addition, unlike the porous materials used to date, the CHF also continued to increase with increasing thickness, up to a sufficiently thick condition of 2 mm.

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  • Spatial distribution of heat transfer coefficient in the vicinity of wetting front during falling liquid film cooling of a vertical hot wall

    Umehara Y., Yamagata K., Okawa T.

    International Journal of Heat and Mass Transfer   185   2022年4月   ISSN:0017-9310 eISSN:1879-2189

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Heat and Mass Transfer  

    Spatial distribution of the heat transfer coefficient (HTC) in the vicinity of the wetting front is of crucial importance in predicting the wetting velocity during liquid film cooling of a high-temperature solid surface. However, mainly due to the lack of experimental data, no sufficiently reliable model has been developed so far for the HTC distribution in this fundamental thermal-hydraulic situation. In the present work, experiments using a high-speed infra-red camera were carried out to measure the transient of wall temperature distribution during wetting of a high-temperature vertical wall with a falling liquid film. Based on the HTC distributions calculated from the measured temperature data, dimensionless correlations were developed for the HTC distribution near the wetting front. It was confirmed that the propagation velocities of the wetting front (wetting velocity) calculated using the proposed correlations agree with the experimental data accumulated in this work well. (c) 2021 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.122422

    Web of Science

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    リポジトリ公開URL: https://hdl.handle.net/2324/7178889

  • Phenomenological interpretation of heat transfer coefficient distribution near the rewetting front 査読

    Yutaro UMEHARA, Tomio OKAWA

    NURETH-19   34055   2022年3月

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    記述言語:その他  

  • Phenomenological interpretation of heat transfer coefficient distribution near the rewetting front 査読

    Yutaro UMEHARA, Tomio OKAWA

    NURETH-19   34055   2022年3月

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    担当区分:筆頭著者  

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  • 含水多孔質体を用いた急速過熱蒸気生成過程に与える流体物性の影響

    傅 炎, 梅原 裕太郎, 森 昌司

    熱工学コンファレンス講演論文集   2022 ( 0 )   59   2022年   eISSN:2424290X

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    DOI: 10.1299/jsmeted.2022.59

    CiNii Research

  • シリカゾルにおけるヒートパイプへの応用及び伝熱性能の影響

    劉 依凡, 王 萌蕾, 梅原 裕太郎, 大川 富雄, 清水 大輔

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム   2022.26 ( 0 )   B212   2022年   eISSN:24242950

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    DOI: 10.1299/jsmepes.2022.26.b212

    CiNii Research

  • Variations of nanoparticle layer properties during nucleate pool boiling

    Tomio Okawa, Koki Nakano, Yutaro Umehara

    Journal of Physics: Conference Series   2116 ( 1 )   2021年12月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

    DOI: 10.1088/1742-6596/2116/1/012002

    リポジトリ公開URL: https://hdl.handle.net/2324/7173500

  • Microscopic heat transfer characteristics during cooling of high temperature surface by a falling liquid film

    Yutaro Umehara, Tomio Okawa

    International Conference on Nuclear Engineering, Proceedings, ICONE   2   2021年8月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

    DOI: 10.1115/ICONE28-61737

  • Role of nanoparticle layer in determining minimum heat flux temperature during quenching of high-temperature body

    Yutaro UMEHARA, Tomio OKAWA

    Mechanical Engineering Journal   8 ( 4 )   20 - 00527   2021年3月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/mej.20-00527

    リポジトリ公開URL: https://hdl.handle.net/2324/7178888

  • Prediction of extremely high minimum heat flux point during quenching in nanofluid

    Yutaro Umehara, Tomio Okawa

    International Conference on Nuclear Engineering, Proceedings, ICONE   3   2020年8月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

  • Measurement of heat transfer coefficient profile during quenching of a vertical hot wall with a falling liquid film

    Tomio Okawa, Keisuke Yamagata, Yutaro Umehara

    NUCLEAR ENGINEERING AND DESIGN   363   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)  

    DOI: 10.1016/j.nucengdes.2020.110629

  • 急冷処理用冷却材としてのナノ流体の有効性評価 査読

    梅原 裕太郎、大川 富雄、榎木 光治

    2019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)  

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講演・口頭発表等

  • Liquid nitrogen quenching of copper surface with porous structure

    Yutaro Umehara, Rintaro Sadaishi and Shoji Mori

    ICMF  2023年4月 

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    開催年月日: 2023年4月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

所属学協会

  • 日本伝熱学会

    2021年3月 - 現在

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  • 日本原子力学会

    2017年1月 - 現在

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  • 日本機械学会

    2016年12月 - 現在

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  • 日本伝熱学会

  • 日本原子力学会

  • 日本機械学会

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委員歴

  • ICONE30組織委員会   幹事  

    2022年7月 - 2024年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 第60回日本伝熱シンポジウム実行委員会   実行委員  

    2022年5月 - 2023年6月   

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    団体区分:学協会

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学術貢献活動

  • 実行委員会 委員

    第60回伝熱シンポジウム  ( 福岡 ) 2023年5月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • JSME Local Executive Committee Secretary 国際学術貢献

    ( Japan ) 2023年5月 - 2024年5月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:1,000

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2023年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:5

    国際会議録 査読論文数:3

  • 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:2

    日本語雑誌 査読論文数:1

    国際会議録 査読論文数:6

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 急速冷却の学理-クエンチ点はいかに決定づけられるか-

    研究課題/領域番号:23K26052  2023年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    高田 保之, 喜多 由拓, 梅原 裕太郎

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    資金種別:科研費

    スプレー冷却における急冷開始点(クエンチ点)は,冷却速度を決定する最も重要な特性点であるが,液体側の流動条件(流量,液温,液滴径,衝突速度)だけでなく,固体側の条件(温度,熱物性,表面性状)の影響により実測データがばらついて予測が困難であった.本研究では,非定常熱伝導モデルにより得られる固液界面温度を用いて実験データを整理し,クエンチ点決定の物理モデルを構築する.その際,固体側の表面状態に着目し,粗さや酸化層を人工的に付与する状態での実験データから,個々の液滴の挙動をモデル化することで,クエンチ温度の物理的な意味を明らかにし,最終的には高温面の冷却速度を高精度に予測する伝熱モデルを開発する.

    CiNii Research

  • ハニカム金属多孔体内微細構造制御による超高性能沸騰冷却技術の開発

    2023年4月 - 2025年3月

    共同研究

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    担当区分:研究分担者  資金種別:その他産学連携による資金

  • 沸騰と水電解のアナロジーに基づく革新的水素製造のための新学理

    研究課題/領域番号:23H00282  2023年 - 2025年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    森 昌司, 津田 伸一, 高橋 厚史, 梅原 裕太郎

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    担当区分:研究分担者  資金種別:科研費

    再生可能エネルギーの導入比率の向上には水電解による水素の高効率製造が不可欠で、これを実現するために水電解特性と沸騰熱伝達特性の類似性に着目し、独自に開発した沸騰の冷却限界向上手法を水電解に応用して水素生成密度の限界を従来の1.5倍に向上できることを示した。さらなる性能向上にはハニカム多孔電極の形状最適化だけでなく電極表面微細ぬれパターン制御が重要である。そこで本研究では電極面から微細気泡を効率的に排除するため、ナノからマクロスケールにわたる実験と計算を組み合わせ、高電流密度で水素生成を可能とする手法を構築する。

    CiNii Research

  • 急速冷却の学理-クエンチ点はいかに決定づけられるか-

    研究課題/領域番号:23H01357  2023年 - 2025年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

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    担当区分:研究分担者  資金種別:科研費

  • 多孔性伝熱面の加熱時吸液性能評価による限界熱流束向上メカニズムの解明

    研究課題/領域番号:23K13264  2023年 - 2024年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    梅原 裕太郎

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

    近年、銅多孔質体を用いることで、従来研究で報告されているメカニズムでは説明できない非常に高い限界熱流束が報告されている。本研究では、赤外線を透過するサファイヤ基板上に銅多孔質体を設置することで、高速度カメラと赤外線サーモグラフィーを用いた加熱時の伝熱面吸液性能の影響を評価し、銅多孔質体の限界熱流束向上メカニズムの解明を行う。解明されたメカニズムをもとに、限界熱流束を向上するための新たな多孔質体製作を行い、限界熱流束のチャンピョンデータを更新することを最終目的とする。

    CiNii Research

  • 超微小スケール観察による沸騰核生成メカニズムの再構築

    2023年 - 2024年

    令和5年度工学研究新分野開拓助成

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    担当区分:研究代表者  資金種別:学内資金・基金等

  • ハニカム多孔体とナノ流体の連成による自己組織化マイクロ流路を活用した水電解の革新

    研究課題/領域番号:22K18999  2022年 - 2024年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

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    担当区分:研究分担者  資金種別:科研費

  • 高温面の超高速冷却実現に向けたクエンチ現象予測モデルの構築

    研究課題/領域番号:22K20411  2022年 - 2023年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  研究活動スタート支援

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • 高温面の超高速冷却実現に向けたクエンチ現象予測モデルの構築

    研究課題/領域番号:22K20411  2022年 - 2023年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  研究活動スタート支援

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • 透明伝熱面を用いた吸水性能伝熱面の限界熱流束向上メカニズムの解明

    2022年 - 2023年

    九州大学 エネルギー研究教育機構 若手研究者支援プログラム

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    担当区分:研究代表者  資金種別:学内資金・基金等

  • 透明伝熱面を用いた吸水性能伝熱面の限界熱流束向上メカニズムの解明

    2022年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • 公益財団法人 谷川熱技術振興基金

    2022年

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    資金種別:寄附金

  • 安定した沸騰開始と高熱流束除熱が 可能な新規浸漬沸騰冷却技術の開発

    2022年

    JST大学発新産業創出プログラム(START)大学・エコシステム推進型 PARKS起業活動支援プログラム GAP NEXT

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    担当区分:研究分担者  資金種別:学内資金・基金等

  • 伝熱・流動現象の高分解能同時計測による高温面冷却時のクエンチ現象の解明

    2021年 - 2022年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

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担当授業科目

  • 舶用機関

    2024年6月 - 2024年8月   夏学期

  • 機械工学実験第一

    2024年4月 - 2024年9月   前期

  • basic measurement

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • 舶用機関

    2023年6月 - 2023年8月   夏学期

  • 機械工学実験第一

    2023年4月 - 2023年9月   前期

  • 二相流動学現象論

    2022年10月 - 2023年3月   後期

  • 機械工学実験第一

    2022年4月 - 2022年9月   前期

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学内運営に関わる各種委員・役職等

  • 2023年4月 - 2028年3月   センター I2CNER安全・衛生部会 委員