横森 剛 (ヨコモリ タケシ)

Yokomori, Takeshi

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所属(所属キャンパス)

理工学部 機械工学科 (矢上)

職名

准教授

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外部リンク

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2003年10月
    -
    2004年04月

    東北大学 流体科学研究所 産学官連携研究員

  • 2004年04月
    -
    2007年03月

    日本学術振興会 特別研究員(PD) 東北大学 流体科学研究所

  • 2005年04月
    -
    2006年03月

    米国 プリンストン大学 航空宇宙・機械学科 客員研究員

  • 2007年04月
    -
    2013年03月

    慶應義塾大学 理工学部 機械工学科 専任講師

  • 2011年04月
    -
    2013年03月

    慶應義塾大学 日吉2年生クラス担任

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学歴 【 表示 / 非表示

  • 1998年03月

    慶應義塾, 理工学部, 機械工学科

    大学, 卒業

  • 2000年03月

    慶應義塾, 理工学研究科, 機械工学専攻

    大学院, 修了, 修士

  • 2003年09月

    慶應義塾, 理工学研究科, 開放環境科学専攻

    大学院, 単位取得退学, 博士

学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(工学), 慶應義塾, 課程, 2004年03月

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 熱工学 (Thermal Engineering)

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • レーザー計測

  • 反応性熱流体

  • 火炎

  • 燃焼

  • 燃焼合成

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研究テーマ 【 表示 / 非表示

  • 蛍光ナノ粒子の燃焼合成法の開発, 

    2005年
    -
    継続中

  • 多孔質微粒子の燃焼合成法の開発, 

    2010年
    -
    継続中

  • コアシェル微粒子の燃焼合成法の開発, 

    2010年
    -
    継続中

  • カーボンナノチューブの燃焼合成法の開発, 

    2002年
    -
    2009年

  • 触媒燃焼反応制御に関する研究, 

    2006年
    -
    継続中

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論文 【 表示 / 非表示

  • Influence of spark discharge characteristics on ignition and combustion process and the lean operation limit in a spark ignition engine

    Tsuboi S., Miyokawa S., Matsuda M., Yokomori T., Iida N.

    Applied Energy (Applied Energy)  250   617 - 632 2019年09月

    ISSN  03062619

     概要を見る

    © 2019 Elsevier Ltd Lean combustion technologies have been investigated to decrease the heat loss of spark ignition engines. However, as the excess air ratio approaches the lean operation limit, the cycle-to-cycle variation of combustion becomes an obstacle to improving thermal efficiency. This paper discusses the influences of spark discharge characteristics, such as discharge current and spark-shortening phenomena, on the ignition and combustion process under lean conditions (excess air ratio (λ) of 1.8–2.3) to suppress the cycle-to-cycle variation of combustion and extend the lean operation limit. In this study, a customized inductive ignition system equipped with 20 conventional ignition coils was applied to enhance the ignition energy. The discharge interval between each coil unit was controlled to change the discharge current and duration. The results show that the in-cylinder discharged energy increased with the discharge interval. The cycle-to-cycle variation of combustion was minimized when the discharge interval was 0.4 ms, and consequently, the lean operation limit was extended to an excess air ratio (λ) of 2.1. The discharge waveforms indicated that the longer discharge interval could promote spark-shortening phenomena such as re-strike due to the lower discharge current. Finally, in-cylinder photographs of ignition and combustion process showed that the flame kernel formation could be promoted by the repetition of spark-shortening phenomena such as re-strike, as well as by the high elongation of the spark channel.

  • Effect of simultaneous velocity and equivalence ratio oscillations on a laminar premixed stagnating flame

    Niwa Y., Okamoto M., Yokomori T., Ueda T.

    Experiments in Fluids (Experiments in Fluids)  60 ( 7 )  2019年07月

    ISSN  07234864

     概要を見る

    © 2019, Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature. Abstract: The dynamics of a laminar premixed stagnating flame subjected to simultaneous velocity and equivalence ratio oscillations are investigated experimentally. A flame of premixed methane and air is formed in a wall-stagnating flow. The oscillations of velocity and equivalence ratio are imposed independently by two sets of dual cylinder–piston oscillators. To impose the equivalence ratio oscillation, methane/air mixtures with equivalence ratios of ϕ= 1.0 and 0.4 are supplied to different cylinder–piston units. The pistons move in anti-phase and create a sinusoidal equivalence ratio oscillation while keeping the volume flow rate constant. To impose the velocity oscillation, a mixture with ϕ= 0.7 is supplied to the single unit of another oscillator. The phase difference between the two oscillations is set by changing the relative position of the pulley teeth of the two oscillators. The oscillator frequency is varied between 2 and 20 Hz, meaning that the oscillation wavelengths are much longer than the flame thickness. When frequencies of the velocity and equivalence ratio fluctuations are in a quasi-steady state condition, the flame motion is affected independently by velocity oscillation and equivalence ratio oscillation and the linear-superposition assumption can be applied. When the velocity and equivalence ratio oscillation frequencies are increased and exceed the transition frequency from the quasi-steady state to unsteady state, the flame motion gradually deviates from linear-superposition assumption. This is due to the variations in the unsteady molecular diffusion and the back-support effect.

  • Applicability of Dy-doped yttrium aluminum garnet (YAG:Dy) in phosphor thermometry at different oxygen concentrations

    Ishiwada N., Tsuchiya K., Yokomori T.

    Journal of Luminescence (Journal of Luminescence)  208   82 - 88 2019年04月

    ISSN  00222313

     概要を見る

    © 2018 Elsevier B.V. Phosphor thermometry is a method used to measure temperature based on the temperature-dependent phosphorescence of phosphors and elucidate heat transfer phenomena, such as high-temperature gas flow. Although various rare earth-doped thermographic phosphors are in use, the effect of oxygen concentration on their phosphorescence has not been sufficiently explored. We explore herein the applicability of Dy-doped yttrium aluminum garnet (YAG:Dy), a well-known rare earth-doped phosphor with temperature sensitivity above 1000 K, in phosphor thermometry at different oxygen concentrations. A third-harmonic Nd: YAG laser excited the sample. Phosphorescence was measured using a photomultiplier tube for lifetime detection. A spectrometer was used to detect the intensity ratio between two emission lines. The chamber was filled with a nitrogen–oxygen mixture with a controlled concentration. The phosphorescence intensity ratio depended on temperature over a wide temperature range and varied with the oxygen concentration, especially above 1000 K. The YAG:Dy lifetimes could be detected over the entire temperature range and remained constant up to 1000 K. In addition, the lifetimes decreased with the increasing oxygen concentration, especially above 1000 K, confirming the oxygen quenching effect. Consequently, YAG:Dy is confirmed to be sensitive to oxygen concentration for determining the intensity ratio and lifetime, especially above 1000 K.

  • A Cycle-to-Cycle Variation Extraction Method for Flow Field Analysis in SI IC Engines Based on Turbulence Scales

    Matsuda M., Yokomori T., Minamoto Y., Shimura M., Tanahashi M., Iida N.

    SAE Technical Papers (SAE Technical Papers)  2019-January ( January )  2019年01月

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    © 2019 SAE International. All Rights Reserved. To adhere to stringent environmental regulations, SI (spark ignition) engines are required to achieve higher thermal efficiency. In recent years, EGR (exhaust gas recirculation) systems and lean-burn operation has been recognized as key technologies. Under such operating conditions, reducing CCV (cycle-to-cycle variation) in combustion is critical to the enhancement of overall engine performance. Flow-field CCV is one of the considerable factors affecting combustion in engines. Conventionally, in research on flow fields in SI engines, the ensemble average is used to separate the measured velocity field into a mean component and a fluctuation component, the latter of which contains a CCV component and a turbulent component. To extract the CCV of the flow field, previous studies employed spatial filter, temporal filter, and POD (proper orthogonal decomposition) methods. Those studies used a constant- separation filter size for the whole crank angle, although the turbulence scales change rapidly during the intake and compression stroke processes. Hence the definition of filter size has some room to be explored in order to take account of these features. The objective of this research is to improve the method of separating the CCV component using turbulence scales. For this purpose, high-speed PIV measurement was conducted on the symmetrical vertical plane for an optical IC engine at repetition rates of 12 kHz (1 C.A. deg. resolution) for the whole in-cylinder area and 48 kHz (0.25 C.A. deg. resolution) for the plug position. The measured data were separated into CCV and turbulent components by using the proposed filter, whose size was selected adaptively considering the integral time scale of the turbulent flow. The effect of time resolution on the filter size was then elucidated.

  • Influences of spark discharge characteristics on ignition and combustion process in lean-burn SI engine

    Tsuboi S., Miyokawa S., Matsuda M., Yokomori T., Iida N.

    12th Asia-Pacific Conference on Combustion, ASPACC 2019 (12th Asia-Pacific Conference on Combustion, ASPACC 2019)  2019年

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    © Asia-Pacific Conference on Combustion, ASPACC 2019.All right reserved. Lean-burn SI engines have been investigated to decrease the heat loss, such as the cooling loss and the pumping loss. However, as excess air ratio approaches the lean operation limit, the cycle-to-cycle variation (CCV) of SI combustion becomes an obstacle to stable operation. This study reports the effects of spark discharge characteristics, such as discharge current and spark-shortening phenomena, on the CCV of SI combustion under lean operation (excess air ratio = 1.8 - 2.3). An enhanced ignition system equipped with 20 ignition coils was utilized in this study. In the experiment, the discharge interval between each coil unit was modified to change the discharge current and duration. The results showed that the CCV of combustion was suppressed with the discharge interval, and the lean operation limit was extended to = 2.1. Observations of in-cylinder photographs suggest that the repetition of spark-shortening phenomena promoted the flame kernel formation.

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • PIVを用いたエンジン筒内の流動計測技術

    横森剛, 松田昌祥

    計測と制御 57 ( 5 ) 313 - 317 2018年05月

    総説・解説(学術雑誌)

研究発表 【 表示 / 非表示

  • Effect of Surfactant on the Methane Hydrate Combustion

    K. Mizuochi, T. Yokomori, R. Ohmura, T. Ueda

    37th International Symposium on Combustion (Dublin, Ireland) , 2018年07月, ポスター(一般), The Combustion Institute

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    4P229

  • Criterion of the Transition from Quasi-Steady State to Non-Steady State Motion of Laminar Stagnating Premixed Flames with Fuel Concentration Oscillation

    T. Ueda, D. Kawasaki, K. Kashiwagi, T. Yokomori

    37th International Symposium on Combustion (Dublin, Ireland) , 2018年07月, ポスター(一般), The Combustion Institute

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    1P090

  • Numerical Simulation of Soot Particle Growth Including Sintering

    T. Kim, K. Takigawa, T. Yokomori

    37th International Symposium on Combustion (Dublin, Ireland) , 2018年07月, ポスター(一般), The Combustion Institute

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    2P045

  • Numerical Simulation of the Structure Growth of Silica Nanoparticles with a Conditional Quadrature Method of Moments Considering Fractal Dimension

    K. Takigawa, T. Yokomori

    37th International Symposium on Combustion (Dublin, Ireland) , 2018年07月, ポスター(一般), The Combustion Institute

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    2P049

  • Effect of Simultaneous Velocity and Equivalence Ratio Oscillations on the Laminar Premixed Stagnating Flame

    Y. Niwa, T. Tomidokoro, T. Yokomori, T. Ueda

    37th International Symposium on Combustion (Dublin, Ireland) , 2018年07月, ポスター(一般), The Combustion Institute

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    2P072

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競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 平成27年度火炎伝播方向が高分子材料内部の温度分布に与える影響評価

    2015年09月
    -
    2016年03月

    国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構(JAXA), 横森剛, 受託研究,  代表

  • 高効率ガソリンエンジンのためのスーパーリーンバーン研究開発

    2014年10月
    -
    2019年03月

    独立行政法人 科学技術振興機構, 戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)「革新的燃焼技術」, 飯田訓正, 補助金,  分担

  • 平成26年度「火災安全性向上に向けた固体材料の燃焼現象に対する重力影響の評価」に関わる宇宙実験のデータ解析等(特に固体内部温度の計測)

    2014年08月
    -
    2015年03月

    国立大学法人豊橋技術科学大学, 横森剛, 共同研究契約,  代表

  • 噴霧燃焼法を利用したコアシェル酸化物微粒子の新規合成手法の構築

    2014年04月
    -
    2017年03月

    科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 横森剛, 補助金,  代表

  • CO2回収貯留技術に向けた触媒利用による純酸素燃焼法の安定性改善に関する研究

    2013年04月
    -
    2014年03月

    慶應義塾学事振興資金, 横森剛, 補助金,  代表

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知的財産権等 【 表示 / 非表示

  • 点火プラグ

    特願: 2018-023533  2017年12月 

    特許, 共同, 国内出願

  • 燃焼制御方法

    特願: 特願2016-163095  2016年08月 

    特開: 特開2018-31500  2018年03月 

    特許, 共同

  • 燃焼制御方法

    特願: 特願2016-162824  2016年08月 

    特開: 特開2018-31499  2018年03月 

    特許, 共同

  • 温度及び酸素濃度測定装置

    特願: 特願2014-019213  2014年02月 

    特開: 特開2015-145852  2015年08月 

    特許: 特許6264912号  2018年01月

    特許, 共同, 国内出願

  • 加熱調理器の制御装置

    特願: 特願2011-209681  2011年09月 

    特開: 特開2013-72562  2013年04月 

    特許, 共同, 国内出願

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 日本機械学会熱工学部門一般表彰 貢献表彰

    2016年10月, 日本機械学会

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞,  受賞国: 日本

  • 日本機械学会関東支部関東学生会第55回学生員卒業研究発表会優秀講演賞

    松田昌祥, 藤澤直己, 横森 剛, 2016年03月, 日本機械学会, 高速PIV 計測および数値計算を用いたガソリンエンジンにおける筒内流動解析

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 日本機械学会若手優秀講演フェロー賞

    篠直希, 2015年11月, 日本機械学会, 蛍光粒子を利用したガス流二次元温度・速度同時測定法の開発

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞,  受賞国: 日本

  • 日本機械学会関東支部関東学生会第54回学生員卒業研究発表会優秀講演賞

    小川裕太, 楠拓朗, 横森剛, 2015年03月, 日本機械学会, 二段火炎を導入したコアシェル粒子噴霧燃焼合成法の開発

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 日本機械学会関東支部関東学生会第54回学生員卒業研究発表会優秀講演賞

    荻真太郎, 岡野紗耶, 横森剛, 2015年03月, 日本機械学会, 燐光体の発光特性を利用した温度・酸素濃度同時測定手法の開発

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

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担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • 熱工学

    2019年度

  • 機械工学総合実験

    2019年度

  • 開放環境科学課題研究

    2019年度

  • 機械工学創造演習

    2019年度

  • 開放環境科学特別研究第2

    2019年度

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社会活動 【 表示 / 非表示

  • 日本燃焼学会 平成25年度先進的燃焼技術の調査研究委員会 新概念燃焼技術 小委員会

    2013年12月
    -
    2014年03月
  • 日本伝熱学会

    2013年06月
    -
    継続中
  • 日本燃焼学会 震災後の社会・エネルギー情勢に必要とされる燃焼利用技術の調査研究分科会

    2013年04月
    -
    継続中
  • 日本燃焼学会 学会誌編集委員会

    2013年04月
    -
    継続中
  • 日本機械学会 熱工学部門 運営委員会

    2013年04月
    -
    継続中

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  • Combustion Institute

     
  • 日本燃焼学会

     
  • 日本機械学会

     
  • American Institute of Aeronautics and Astronautics

     
  • 日本伝熱学会

     

委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2015年04月
    -
    2016年03月

    Japanese Scientific Committee, The First Pacific Rim Thermal Engineering Conference

  • 2014年04月
    -
    継続中

    委員, 文部科学省 科学技術政策研究所科学技術動向研究センター

  • 2014年04月
    -
    継続中

    委員, 日本機械学会 熱工学部門 運営委員会

  • 2014年04月
    -
    継続中

    委員, 日本機械学会 熱工学部門 部門賞委員会

  • 2014年04月
    -
    継続中

    幹事, 日本機械学会 熱工学部門 総務委員会

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