2026/04/28 更新

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スエカネ テツヤ
末包 哲也
SUEKANE TETSUYA
所属
工学院 教授
職名
教授
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News & Topics

研究分野

  • エネルギー / 地球資源工学、エネルギー学

論文

  • Enhanced remediation of residual DNAPL by ethanol cosolvent flushing: Mass transfer behavior and empirical correlation 査読

    Yingxue Hu, Keyan Wang, Chunwei Zhang, Tetsuya Suekane, Junwei Su, Zhaolin Gu

    Journal of Hazardous Materials   2026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: 10.1016/j.jhazmat.2026.141873

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  • Pore-scale investigations of particle migration by fluid–particle interactions in immiscible two-phase flow systems: A three-dimensional X-ray microtomography study 査読 国際共著 国際誌

    Sotheavuth Sin, Muhammad Nasir, Kailin Wang, Anindityo Patmonoaji, Wilson Susanto, Bowen Wang, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Advances in Water Resources   Vol. 202   2025年8月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.advwatres.2025.104998

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  • Investigating the effects of flow rate on pore-scale mass transfer and salt spatial distribution in the drying process of porous media using X-ray microtomography 査読 国際共著 国際誌

    Wilson Susanto, Muhammad Nasir, Mohammad Azis Mahardika, Sotheavuth Sin, Kailin Wang, Anindityo Patmonoaji, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    International Communications in Heat and Mass Transfer   Vol. 166 ( No. 109113 )   2025年5月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2025.109113

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  • Pore-scale relative permeability and saturation analysis under wide-ranging injection velocity and wettability during primary CO2 injection for geological carbon sequestration 査読 国際誌

    Muhammad Nasir, Shintaro Matsushita, Masayuki Osada, Shu Yamashita, Wang Kailin, Wilson Susanto, Sotheavuth Sin, Tetsuya Suekane

    Advances in Water Resources   Vol. 199   2025年3月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.advwatres.2025.104938

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  • Characteristics of pore-scale events and their impact on transport in porous media 査読 国際共著 国際誌

    Kailin Wang, Shintaro Matsushita, Muhammad Nasir, Sotheavuth Sin, Susanto Wilson, Bowen Wang, Tetsuya Suekane

    Physics of fluid   2025年3月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • The Characteristics of Two-phase Flow in Porous Media over Wide Range of Capillary, Viscous, and Inertial Force 査読 国際誌

    Kailin Wang, Shintaro Matsushita, Sotheavuth Sin, Wilson Susanto, Bowen Wang, Tetsuya Suekane

    Journal of Applied Mathematics and Computation   Volume 8 ( Issue 4 )   2025年1月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The characteristic of two-phase immiscible flow in porous media is controlled by different kinds of force, such as interface surface tension (capillary force) and fluid viscosity (viscous force). Based on those two forces, three typical displacement patterns in porous media are divided, named as capillary fingering, viscous fingering and stable displacement. However, the impact of inertial force in displacement pattern, which generate due to the flow direction or velocity change of fluid, is always neglected. This research used direct numerical simulation (DNS) to study the two-phase immiscible pattern with a wide range of capillary number (Ca) and ratio of Reynolds number (Re). The Ca is a dimensionless value which represents the ratio of viscous force and capillary force. While Re represents the ratio of inertial force and viscous force. The impact of forces on displacement patterns were determined based on the quantitative analyses of the saturation distribution as functions of Ca and Re. The result shows that inertial effects have minimal influence on flow conditions at low capillary numbers. However, at high capillary numbers, capillary forces become less significant, and inertial effects strongly influence flow conditions. These findings contribute the different insight of fluid displacement patterns, controlled by balance of inertial, capillary and viscous forces, has a noticeable influence on recovery or storage efficiency in subsurface process.

    DOI: 10.26855/jamc.2024.12.006

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  • Pore-scale investigation of solute dispersion behavior in porous media under a two-phase co-flow condition 査読 国際共著 国際誌

    Chunwei Zhang, Jiale Mo, Zijing Li, Tetsuya Suekane, Yuncong Wang, Ming Li

    Advance in Water Resources   Vol. 186   2024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)  

    DOI: 10.1016/j.advwatres.2024.104664

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  • Impact of oil viscosity on the dispersion in an aqueous phase of immiscible two-phase flow in porous media – An X-ray tomography Study 査読 国際共著 国際誌

    Zijing Li, Muhammad Nasir, Weicen Wang, Kazuki Kaito, Chunwei Zhang, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Water Resource Researches   Vol. 59   2024年12月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1029/2023WR034849

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  • Influence of binder content on gas-water two-phase flow and displacement phase diagram in the gas diffusion layer of PEMFC: a pore network view 査読 国際共著 国際誌

    Jiale Mo, Chunwei Zhang, Weidong Zheng, Yingxue Hu, Zijing Li, Tetsuya Suekane

    International Journal of Heat and Mass Transfer   Vol. 231   2024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)  

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125838

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  • Conservative transport model for surfactant on the interface based on the phase-field method 査読 国際誌

    Shu Yamashita, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Journal of Computational Physics   Volume 516   2024年7月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2024.113292

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  • Energy transfer process during Haines jumps and meniscus reconfiguration with a high-density and viscosity ratio 査読 国際共著 国際誌

    Kailin Wang, Shintaro Matsushita, Shu Yamashita, Muhammad Nasir, Tetsuya Suekane

    International Journal of Heat and Mass Transfer   vol. 230   2024年6月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Haines jumps and meniscus reconfiguration are commonly observed in immiscible two-phase flows through porous media. The experiment found that the fluid-fluid interface moves rapidly during these two phenomena. This leads to hydraulic change and entropy production events, which have important implications for relative permeability of two-phase flow in porous media. However, owing to the energy-transfer process remains to be elucidated, their impact on transport of heat and mass in porous media has not yet been well predicted. By analyzing the exchange process between surface energy, kinetic energy, and viscous dissipation, this study provides a better understanding of meniscus dynamics and whether these effects are significant on a larger scale. In this study, Direct Numerical Simulation (DNS) combined with level-set method was used to simulate the process of Haines jumps and meniscus reconfiguration. A governing equation combined with density-scale continuum surface force (CSF) model was derived for energy conservation, and simulations were performed considering high-density and high-viscosity ratios. The rate of surface-energy change was evaluated using CSF model. A capillary tube was designed to verify the rate of surface-energy change in simulation. Comparison of simulation and theoretical data indicates that the density-scale CSF model can satisfactorily evaluate the rate of change in surface energy. Besides, to compare energy transfer process in Haines jumps and meniscus reconfiguration, two simulation cases were designed: (I) Haines jump and meniscus reconfiguration occur individually, and (II) Haines jump and meniscus reconfiguration occur simultaneously. We investigated the energy exchange process and compared the effects of the inertial force and viscous dissipation between cases I and II. Based on the simulation results, the interface releases surface free energy to the system during the Haines jumps and meniscus reconfiguration. In the case of only Haines jumps, a portion of the released surface energy is absorbed by another fluid-fluid interface, thus reducing the surface-energy release rate in the system. This energy can be dissipated promptly, resulting in a rapid viscous-dissipation growth; but the kinetic-energy change is negligible. However, when meniscus reconfiguration occurs, released surface energy is difficult to reabsorb and cannot dissipate quickly. Thus, a significant amount of released energy is converted into kinetic energy, which is subsequently damped by the fluid. This significant kinetic-energy oscillation generates a large inertial force and spreads over a wider sphere of influence in the porous media. Energy transfer process shows a more detailed fundamental understanding of mass transfer in porous media, such as flow perturbations, entropy production and permeability in porous media, and it helps a rigorous process for upscaling models used for thermodynamic, heat and mass transfer in porous media.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125749

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  • Three-dimensional visualization of Rayleigh–Bénard convection in porous media 査読 国際共著 国際誌

    Sotheavuth Sin, Shun Imai, Mohammad Azis Mahardika, Anindityo Patmonoaji, Muhammad Nasir, Wilson Susanto, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Advances in Water Resources   vol. 186   2024年2月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Investigating Rayleigh–Bénard convection, its onset, and its effect on mass transfer are crucial for understanding the effective dissolution processes between carbon-dioxide (CO2)-saturated and CO2-free brines in CO2 geological storage. However, most previous investigations on the onset of convection and mass transfer properties were conducted by 2D and 3D numerical simulations. Only a few 3D experimental studies of Rayleigh–Bénard convection were reported. In this study, we proposed a non-destructive experimental approach to visualize the three-dimensional (3D) fingering structure of Rayleigh–Bénard convection using a micro-focused X-ray computed tomography (X-ray CT) scanner. The experimental conditions covered the Rayleigh number (Ra) range between 3400 and 23000, which also includes the Ra value of the actual condition of gas reservoir field. Results show that fingers and coalescence dynamics significantly developed upon increasing Ra. At higher Ra, the finger concentration experienced greater dilution due to the combined effects of unsteady finger motion and enhanced dispersion strength. The maximum finger extension velocity is linearly proportional to Ra. The convective mass flux (Sh) correlated with Ra by a power-law relationship. The findings in this study provide a better understanding of the influence of Ra on mass transport properties and can be used as a reference for developing the convective mass transfer model of Rayleigh–Bénard convection in 3D porous media.

    DOI: 10.1016/j.advwatres.2024.104666

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  • Effect of foam on miscible displacement in the Hele-Shaw cell with a chemical reaction approach

    Wang Weicen, Li Zijing, She Yun, Hu Yingxue, Matsushita Shintaro, Suekane Tetsuya

    Physics of Fluids   Vol. 35 ( No. 5 )   2023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: 10.1063/5.0139528

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  • Development of CO2 Absorption Using Blended Alkanolamine Absorbents for Multicycle Integrated Absorption–Mineralization

    Thamsiriprideeporn, C., Suekane, T.

    Minerals   Vol. 14 ( No. 4 )   2023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)  

    DOI: 10.3390/min13040487

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  • 弱圧縮性手法を用いた多孔質体内混相流の大規模計算

    長田雅之, 松下真太郎, 末包哲也

    混相流   Vol. 37 ( No. 1 )   2023年3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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  • issolution mass transfer of trapped gas in porous media: a correlation of Sherwood, Reynolds, and Schmidt numbers

    Anindityo Patmonoaji, Muhammad Amin Tahta, Jannati Adnin Tuasikal, Yingxue Hu, Tetsuya Suekane

    International Journal of Heat and Mass Transfer   Vol. 205   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)  

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023

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  • Pore-scale investigation of wettability effects on drying process of three-dimensional porous medium

    Muhammad Nasir, Zijing Li, Mohammad Azis, weicen wang, yun she, kailin wang, anindityo, Shintaro matsushita, suekane

    International Communications in Heat and Mass Transfer   Volume 140   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)  

    Drying process of porous medium is of interest in engineering applications. However, pore-scale studies of wettability effects on the drying process of three-dimensional (3D) porous media remain limited. X-ray microtomography was used to investigate the wettability effects on the drying process of 3D porous medium from a pore-scale perspective. Results show higher wettability increases capillary pressure, which enhances the rearrangement of liquid from large pores to small pores. We also found that liquid clusters are unlikely to disappear for a long time confirming that higher wettability supports the flow through liquid film. This study also provides new insight that capillary flow by liquid film is associated with branch clusters. These clusters maintain the gas–liquid interfacial area that acts as the evaporation surface. As a result, drying is intensive in a water-wet porous medium with a longer constant rate period in which drying is controlled by external diffusion. In a neutral-wet porous medium, an early drop in drying rate occurs. Thus, drying is mainly a falling rate period limited by vapor diffusion through the newly emerging dried region within the medium.

    DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2022.106527

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  • Effects of alkanolamine absorbents in integrated absorption–mineralization

    Chanakarn Thamsiriprideeporn, T. Suekane

    Minerals   Vol. 12 ( Issue 11 )   2022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: 10.3390/min12111386

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  • Experimental characterization of shear enhanced dispersion in porous media

    Zijing Li, Chunwei Zhang, Kazuki Kaito, Yingxue Hu, Tetsuya Suekane

    Advances in Water Resource   Vol. 170   2022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: 10.1016/j.advwatres.2022.104325

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  • Three-dimensional pore-scale observation of drying process of porous media

    Muhammad Nasir, Kazuki Kaito, Anindityo Patmonoaji, Mohammad Azis Mahardika, Yun She, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    International Journal of Heat and Mass Transfer   Volume 196   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)  

    X-ray micro-tomography was used to comprehensively study the pore-scale drying process and characterize the liquid film region and the invasion front. Our finding reveals that the decrease in saturation is not uniform across the pore size. The capillary rearrangement, which refers to the restructuring of the liquid phase due to the capillary pressure difference, drives the liquid to flow from large pores to small pores. As a result, the decrease in liquid saturation occurs preferentially within the larger pores. A sharp decrease in liquid saturation occurred at the invasion front, where saturation ranged from 1 to around 0.15. The obtained invasion width that characterized the extent of roughness and disorder of the invasion front obeyed the scaling law of the percolation model. Therefore, this region is significantly limited by the interaction between capillary and gravity. However, with more multi-pore connected clusters observed within the porous medium, the critical exponent of the cumulative cluster size distribution obtained from the cluster region deviates from the universal power-law behavior. This result indicates the presence of liquid film within the cluster region, where the viscous force becomes comparable to the capillary force. We also found that the total gas-liquid-specific interfacial area has no effect on the drying rate. This result provides new evidence that the liquid film region is vapor saturated.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.123299

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  • Effect of In-situ Dual Surfactant Formulation on Spontaneous Oil Deformation: A Comprehensive Study from Mechanism Discovery to Oil Recovery Application

    Yun She, Hirotaka Aoki, Yingxue Hu, Chunwei Zhang, Mohammad Azis Mahardika, Muhammad Nasir, Weicen Wang, Anindityo Patmonoaji, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Industrial & Engineering Chemistry Research   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)  

    An in-situ dual-surfactant formulation is developed by using a novel cationic surfactant adsorbing the in-situ acid components in crude oil. As a result, various oil deformation patterns are first revealed and applied to control the viscous instabilities for oil recovery application. To this end, four dynamic oil displacement tests are conducted via camera snapshotting or X-ray microtomography in two and three dimensions, without and with porous media, in single to multipore-throat structures as well as through pore-scale and macroscale visualizations. As suggested in the results, displacing the oil phase using a 20 mmol/L cationic surfactant is the most effective method to suppress interfacial instability. The preferential flow path is frequently diverted by the repeated change of oil shape at a low flow rate. By contrast, emulsification plays a key role when the flow rate is high. It depends on which is dominant between the oil deformation and shearing velocity. From a deep insight into the pore spaces, oil deformation patterns are classified into oil spreading, shrinking, splitting, film detachment, and bridge breakup. The most significant oil deformation in the tortuous pore spaces occurs after 10 min of aging. Based on this time, we propose a new injection–alternate–stop scenario to suppress the viscous fingering and maximize the oil recovery efficiency to 80% in a large-scale reservoir.

    DOI: 10.1021/acs.iecr.2c01735

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  • Pore-scale investigation on microemulsion-based quasi-miscible flooding for EOR in water-wet/oil-wet reservoirs: A 3D study by X-ray microtomography

    Yun She, Weicen Wang, Yingxue Hu, Mohammad Azis Mahardika, Muhammad Nasir, Chunwei Zhang, Anindityo Patmonoaji, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Journal of Petroleum Science and Engineering   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)  

    Microemulsion flooding has recently gained attention as an effective chemical-based method for enhanced oil recovery (EOR). The high performance of this technique is attributed to the classical mechanism: plugging effect and divergence of preferential flow path. In this study, miscible behavior was identified as a novel mechanism by which oil recovery was controlled by dissolution process instead of capillary forces. To this end, a new type of solvent-based microemulsion phase was prepared by mixing solvent, water, and surfactant as a flooding fluid. A series of experiments with direct water flooding, microemulsion flooding, and water-alternate-emulsion flooding for EOR were carried out for strong water-wet and oil-wet artificial rock sample. X-ray microtomography was used to visualize the oil configurations in three-dimensional pore spaces. An advanced workflow image processing method was developed for the first time to capture the miscible behavior in a pore-scale view. As suggested in the results, microemulsion flooding has a miscible displacement front where the oil phase is gradually solubilized. Therefore, capillary forces can be eliminated because the emulsion-oil interface is invisible but has a compositional gradient, leading to higher oil recovery. Compared with the immiscible waterflooding process, the capillary forces remained dominant, which hinders additional oil recovery. Based on EOR scenarios, we found that emulsion flooding could effectively solubilize larger well-connected oil clusters instead of small separate ganglia or singlets. Therefore, considering the miscible behavior, emulsion flooding can be applied to secondary oil recovery regardless of the reservoirs’ wettability, or to tertiary oil recovery in weakly/strongly oil-wet reservoirs with a well-connected oil phase after waterflooding.

    DOI: 10.1016/j.petrol.2022.110788

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  • Competition of gravity and viscous forces in miscible vertical displacement in a three-dimensional porous medium

    Mohammad Azis Mahardika, Yun She, Tomotaka Koe, Anindityo Patmonoaji, Muhammad Nasir, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Physics of Fluids   Vol. 34   2022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)  

    When viscosity and density contrast exist in the vertical miscible displacement in porous media between two fluids, the interplay between the viscous force and gravity determines the interface stability. Two stability criteria are derived to determine the interface stability. Hill's and Dumore's stability criteria are used to determine the interface stability of the sharp and diffused interface, respectively. In this study, we visualized the crossover between unstable displacement and stable displacement for a vertical displacement in porous media using microfocused x-ray computed tomography. The experiments were divided into four possible configurations: (1) unconditionally stable (gravitationally stable-viscously stable), (2) unconditionally unstable (gravitationally unstable-viscously unstable), (3) conditionally stable (gravitationally stable-viscously unstable), and (4) conditionally stable (gravitationally unstable, viscously stable). The structure of the displacement interface was visualized for the critical velocity ratio (V/Vc) in the range of 0.5–11.9. In the conditionally stable configurations 3 and 4, a crossover between stable and unstable displacements was observed. We found that Dumore's stability criterion is more appropriate for predicting interface stability than Hill's stability criterion. Viscous fingering occurs in configuration 3 when V/Vc is higher than Dumore's critical velocity, whereas gravity fingering occurs in configuration 4 when V/Vc is lower than Dumore's critical velocity. Similar events in two-dimensional experiments, such as tip-splitting, shielding, and coalescence, were also observed three-dimensionally. The significant changes in the mixing length and sweep efficiency signify the crossover between the stable and unstable displacements.

    DOI: 10.1063/5.0090387

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  • Spontaneous Deformation of Oil Clusters Induced by Dual Surfactants for Oil Recovery: Dynamic Study from Hele-Shaw Cell to Wettability-Altered Micromodel

    Yun She, Hirotaka Aoki, Weicen Wang, Zijing Li, Muhammad Nasir, Mohammad Azis Mahardika, Anindityo Patmonoaji, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Energy & Fuels   Vol. 36 ( Issue 11 )   2022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)  

    Crude oil often contains long-chain fatty acid components. The fatty acid usually exists as a dissociative anionic surfactant in the oil phase. This study introduced a novel cationic surfactant to absorb the in situ anionic surfactant. Thus, a dual surfactant system was formed, and surfactant aggregates were produced near the water–oil interface. Due to the viscoelastic and fragile aggregates, spontaneous oil deformation and splitting were discovered as a novel mechanism for chemical enhanced oil recovery (EOR). First, we used a water phase doped with stearyltrimethylammonium chloride to displace the heavy oil with palmitic acid in the Hele-Shaw cell. The fingering patterns were observed in the water flooding (WF) and chemical flooding (CF) systems under different flow rates. After that, the experiments were transferred to the wettability-altered micromodel to simulate real oil recovery applications. The Hele-Shaw cell experiments show that viscous fingering was intensive at a low flow rate whereas it was significantly suppressed at a high flow rate in the CF system. The micromodel experiments show that oil recovery is higher in the CF system than in the WF system. The spontaneous cocurrent and counter-current oil blebbing was observed in the dynamic CF process. As the blebbing developed to a certain degree, the oil phase split into tiny droplets that could easily pass through the pore spaces. Additionally, the wettability was also altered from oil-wet to water-wet. As a result, oil recovery was improved significantly. The residual oil was classified into cluster, ganglia, and singlet based on the circularity and Euler number. We found the large clusters dominated in the WF system, whereas the small size of ganglia and singlets were the main forms in the CF system. The new chemical used can be applied for large-scale industrial EOR fields due to its good performance and low cost.

    DOI: 10.1021/acs.energyfuels.2c00772

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  • Hydrodynamic Fingering Induced by Gel Film Formation in Miscible Fluid Systems: An Experimental and Mathematical Study

    Muhammad Nasir, Ryuhei Yamaguchi, Yun She, Anindityo Patmonoaji, Mohammad Azis Mahardika, Weicen Wang, Zijing Li, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Applied Sciences   Vol. 12 ( Issue 10 )   2022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)  

    Hydrodynamic fingering induced by gel formation shares common features with growing biofilms, bacterial colonies, and the instability of a confined chemical garden. Fluid displacement with gel formation is also essential in various engineering applications, including CO2 leakage remediation from storage reservoirs and enhanced oil recovery. We conducted Hele-Shaw cell displacement experiments for a miscible fluid system using skim milk and aqueous citric acid solution. This study aimed to investigate the effects of gel film formation on the fingering instability of a miscible fluid system and develop a mathematical model of the sequential growth of gel film formation at the fingertip. We found that the gel film formation thickens with time, resulting in instability at the interface. A distinctive fingering pattern, resembling tentacles, appears where miscibility is suppressed, and the growth of the finger is localized at the fingertip. The finger width remains constant with increasing flow rate, whereas the number of fingers increases linearly before the fingers merge. The gap width significantly limits the finger width. Finally, a mathematical model of sequential film thickness growth for a bubble-like fingertip structure was developed. This model is based upon the interplay between the diffusion of citric acid through the existing gel film formation and elongation of the fingertip. The model provides an understanding of the fundamental mechanism of the growth of the bubble-like fingertip.

    DOI: 10.3390/app12105043

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  • Stereolithography 3D Printer for Micromodel Fabrications with Comprehensive Accuracy Evaluation by Using Microtomography

    Anindityo Patmonoaji, Mohammmad Azis Mahardika, Muhammad Nasir, Yun She, Weicen Wang, Muhammad Akhsin Muflikhun, Tetsuya Suekane

    Geosciences   Vol. 12 ( Issue 5 )   2022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)  

    Micromodels are important for studying various pore-scale phenomena in hydrogeology. However, the fabrication of a custom micromodel involves complicated steps with cost-prohibitive equipment. The direct fabrication of micromodels with a 3D printer can accelerate the fabrication steps and reduce the cost. A stereolithography (SLA) 3D printer is one of the best options because it has sufficient printing performance for micromodel fabrication and is relatively inexpensive. However, it is not without drawbacks. In this report, we explored the capability of an SLA 3D printer for micromodel fabrication. Various parameters affecting the printing results, such as the effects of geometries, dimensions, printing axis configurations, printing thickness resolutions, and pattern thicknesses were investigated using microtomography for the first time. Eventually, the most optimal printing configuration was then also discussed. In the end, a complete micromodel was printed, assembled, and used for fluid displacement experiments. As a demonstration, viscous and capillary fingerings were successfully performed using this micromodel design.

    DOI: 10.3390/geosciences12050183

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  • 二酸化炭素地下貯留技術の現状と展望

    末包 哲也

    スマートプロセス学会誌   Vol. 11 ( No. 1 )   2022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)  

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  • Viscous fingering with gas generation with chemical reaction in a Hele-Shaw cell

    Weicen Wang, Chunwei Zhang, Anindityo Patmonoaji, Yingxue Hu, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane, Yuichiro Nagatsu

    Physics of Fluids   Vol. 33   2021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)  

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  • Effects of Dissolution Fingering on Mass Transfer Rate in Three-Dimensional Porous Media

    Anindityo Patmonoaji, Yingxue Hu, Muhammad Nasir, Chunwei Zhang, Tetsuya Suekane

    Water Resources Research   Vol. 57 ( No. 10 )   2021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: 10.1029/2020WR029353

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  • Development of mineral carbonation with industrial wastewater under standard conditions

    Chanakarn Thamsiriprideeporn, etsuya suekane

    Greenhouse gas: Science and Technology   Vol. 12 ( Issue 1 )   2021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: 10.1002/ghg.2123

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  • Enhanced heavy oil recovery by calcium hydroxide flooding with the production of viscoelastic materials: Study with three-dimensional tomography and glass micromodels

    Mohammad Azis Mahardika, Yun She, Fujiura Shori, Anindityo Patmonoaji, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane, Yuichiro Nagatsu

    Energy & Fuels   Vol. 35   2021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)  

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  • A unique dissolution behavior of trapped CO2 into flowing water inside a porous medium compared with other gases

    Anindityo Patmonoaji, Muhammad Nasir, Mohammad Azis Mahardika, She Yun, Muhammad Tahta Amin, Tetsuya Suekane

    J. MMIJ   Vol. 137 ( No. 9 )   2021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)  

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  • Experimental investigation of solute transport in variably saturated porous media using X-ray Computed Tomography

    Chunwei Zhang, Yun She, Yingxue Hu, Zijing Li, Weicen Wang, Anindityo Patmonoaji, Tetsuya Suekane

    Physics of Fluids   vol. 30   2021年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1063/5.0056221

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  • Pore-scale investigation of wettability impact on residual nonaqueous phase liquid dissolution in natural porous media

    Yingxue Hu, Yun She, Chunwei Zhang, Anindityo Patmonoaji, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Vol. 787   2021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.scitotenv.2021.147406

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  • Pore-scale study of in-situ surfactant flooding with strong oil emulsification in sandstone based on X-ray microtomography

    Yun She, Yingxue Hu, Chunwei Zhang, Mohammad Azis Mahardika, Anindityo Patmonoaji, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Journal of Industrial and Engineering Chemistry   Vol. 98   2021年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jiec.2021.03.046

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  • Pore scale simulations of Haines jump and capillary filling in randomly distributed pore structures with implications for CO2 geological storage

    Chunwei Zhang, Ken Kou, Yingxue Hu, Seiichi En, etsuya suekane, Feng Xiao

    J MMIJ   Vol. 35 ( No. 5 )   2021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)  

    DOI: 10.2473/journalofmmij.137.1

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  • Interpreting dynamics of snap-off in a constricted capillary from the energy dissipation principle

    Chunwei Zhang, Seiichi En, Shintaro Matsushita, Feng Xiao, Tetsuya Suekane

    Phys. Fluids   Vol. 33   2021年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Three-dimensional visualization of alkaline flooding process with in-situ emulsification for oil recovery in porous media

    Yun She, Mohammad Azis Mahardika, Yingxue Hu, Anindityo Patmonoaji, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane, Yuichiro Nagatsu

    J Petroleum Science and Engineering   Vol. 202   2021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)  

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  • Influence of stagnant zones on solute transport in heterogeneous porous media at pore scale

    Chunwei Zhang, Kazuki Kaito, Yingxue Hu, Anindityo Patmonoaji, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Physics of Fluids   Vol. 33   2021年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Dissolution mass transfer of trapped phase in porous media

    Anindityo Patmonoaji, Yingxue Hu, Chunwei Zhang, Tetsuya Suekane

    Vol.   2021年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Porous Fluids - Advances in Fluid Flow and Transport phenomena in Porous Media  

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  • Pore-scale investigation on nonaqueous phase liquid dissolution and mass transfer in 2D and 3D porous media

    Yingxue Hu, Anindityo Patmonoaji, Haiping Xu, Kazuki Kaito, Shintaro Matsushita, Tetsuya Suekane

    Intern. J. Heat Mass Trans   Vol. 169   2020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)  

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  • Effect of capillary number on morphological characterizations of trapped gas bubbles: Study by using micro-tomography

    Yingxue Hu, Yun She, Anindityo Patmonoaji, Chunwei Zhang, Tetsuya Suekane

    Intern. J. Heat Mass Trans   Vol. 163   2020年9月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Effects of porous electrode pore size and operating flow rate on the energy production of capacitive energy extraction

    Nasir, M., Nakanishi, Y., Patmonoaji, A., Suekane, T.

    Renewable Energy   155   2020年8月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.renene.2020.03.163

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  • Experimental study on the displacement patterns and the phase diagram of immiscible fluid displacement in three-dimensional porous media

    Hu, Y., Patmonoaji, A., Zhang, C., Suekane, T.

    Advances in Water Resources   140   2020年6月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.advwatres.2020.103584

    Scopus

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  • Pore–throat characterization of unconsolidated porous media using watershed-segmentation algorithm

    Anindityo Patmonoaji, Kento Tsuji, Tetsuya Suekane

    Powder Technology   Vol. 362   635 - 644   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)   出版者・発行元:Elsevier {BV}  

    DOI: 10.1016/j.powtec.2019.12.026

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  • Three-dimensional fingering structures in immiscible flow at the crossover from viscous to capillary fingering

    Patmonoaji, A., Muharrik, M., Hu, Y., Zhang, C., Suekane, T.

    International Journal of Multiphase Flow   122   2020年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2019.103147

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  • Experimental and numerical simulation of supercritical CO<inf>2</inf> microbubble injection into a brine-saturated porous medium

    Patmonoaji, A., Zhang, Y., Xue, Z., Park, H., Suekane, T.

    International Journal of Greenhouse Gas Control   91   2019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)  

    DOI: 10.1016/j.ijggc.2019.102830

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  • Dispersion in porous media through the lattice Boltzmann method simulation and X-ray tomography experiments

    Chunwei Zhang, T. Suekane, Kosuke Minokawa, Yingxue Hu, Anindityo Patmonoaji

    Physical Review E   Vol. 100   2019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)  

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  • Three-Dimensional Interaction of Viscous Fingering and Gravitational Segregation in Porous Media

    Tetsuya Suekane, Tomotaka Koe, Pablo Marin Barbancho

    Fluids   Vol. 4 ( No. 3 )   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: 10.3390/fluids4030130

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  • Three-dimensional visualization of viscous fingering for non-Newtonian fluids with chemical reactions that change viscosity

    Sin, S., Suekane, T., Nagatsu, Y., Patmonoaji, A.

    Physical Review Fluids   4 ( 5 )   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: 10.1103/PhysRevFluids.4.054502

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  • Solute transport in porous media studied by lattice Boltzmann simulations at pore scale and x-ray tomography experiments

    Zhang, C., Suekane, T., Minokawa, K., Hu, Y., Patmonoaji, A.

    Physical Review E   100 ( 6 )   2019年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1103/PhysRevE.100.063110

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  • Dynamic evolution of CO2-brine interfacial area during brine imbibition in porous media

    Jiang, L., Wu, B., Liu, Y., Suekane, T., Wang, D.

    Intern. J. Heat Mas Trans.   Vol. 128   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.ijheatmasstransfer.2018.09.089

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  • Micro-tomographic analyses of specific interfacial area inside unconsolidated porous media with differing particle characteristics from microscopic to macroscopic scale

    Anindityo Patmonoaji, Kento Tsuji, Mushlih Muharrik, Tetsuya Suekane

    Journal of Colloid and Interface Science   Vol. 532   614 - 621   2018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)   出版者・発行元:Elsevier {BV}  

    DOI: 10.1016/j.jcis.2018.08.023

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  • Effect of diffusing layer thickness on the density-driven natural convection of miscible fluids in porous media: Modeling of mass transport

    Wang, L., Nakanishi, Y., Teston, A. D., Suekane

    Journal of Fluid Science and Technology   Vol. 13 ( No. 1 )   2018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)  

    DOI: 10.1299/jfst.2018jfst0002

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  • Effect of buoyancy on fingering growth activity in immiscible two-phase flow displacements

    Muharrik, M., Suekane, T., Patmonoaji, A.

    Journal of Fluid Science and Technology   Vol. 13 ( No. 1 )   2018年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/jfst.2018jfst0006

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  • Gravitational Fingering Due to Density Increase by Mixing at a Vertical Displacing Front in Porous Media

    Tetsuya Suekane

    Energy and Fuels   2018年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acs.energyfuels.7b02819

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  • Three-dimensional viscous fingering in miscible displacement in porous media

    Suekane, T., Ono, J., Hyodo, A., Nagatsu, Y.

    Physical Review Fluids   Vol. 2   2017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)  

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  • Three-dimensional viscous fingering of miscible fluids in porous media

    Suekane, T., Ono, J., Hyodo, A., Nagatsu, Y.

    Physical Review Fluids   Vol. 2   2017年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1103/PhysRevFluids.2.103902

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  • Investigation of CO<inf>2</inf> dissolution via mass transfer inside a porous medium

    Patmonoaji, A., Suekane, T.

    Advances in Water Resources   110   2017年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.advwatres.2017.10.008

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  • Three-dimensional fingering structure associated with gravitationally unstable mixing of miscible fluids in porous media

    Sakai, S., Nakanishi, Y., Hyodo, A., Wang, L., Suekane, T.

    Heat Transfer Research   Vol. 48 ( No. 8 )   2017年4月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1615/HeatTransRes.2017016840

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  • 多孔質の層状不均質性が密度差自然対流に与える影響

    中西 佑児, 兵藤 陽光, Wang Lei, 末包 哲也

    Vol. 83 ( No. 847 )   2017年3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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  • Behavior of CO<inf>2</inf>/water flow in porous media for CO<inf>2</inf> geological storage

    Jiang, L., Yu, M., Liu, Y., Yang, M., Zhang, Y., Xue, Z., Suekane, T., Song, Y.

    Magnetic Resonance Imaging   37   2017年

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.mri.2016.11.002

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  • Experimental study of 3D Rayleigh–Taylor convection between miscible fluids in a porous medium

    Yuji Nakanishi, Akimitsu Hyodo, Lei Wang, Tetsuya Suekane

    Advances in Water Resources   97   224 - 232   2016年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier {BV}  

    DOI: 10.1016/j.advwatres.2016.09.015

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  • Three-dimensional visualization of natural convection in porous media

    Wang L., Hyodo A., Sakai S., Suekane T.

    Energy Procedia   Vol. 86   2016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.2016.01.047

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  • Three-dimensional structure of natural convection in a porous medium: Effect of dispersion on finger structure

    Tetsuya Suekane

    International Journal of Greenhouse Gas Control   2016年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.ijggc.2016.08.018

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  • CO<inf>2</inf>/water two-phase flow in a two-dimensional micromodel of heterogeneous pores and throats

    Tetsuya Suekane

    RSC Advances   2016年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/c6ra10229h

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  • Characterization of dissolution process during brine injection in Berea sandstones: an experiment study

    Tetsuya Suekane

    RSC Advances   2016年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/c6ra19024c

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  • Non-wetting phase saturation after drainage from the wetting-phase-filled porous medium

    Suekane, T., Saito, Y., Jiang, L.

    Journal of Fluid Science and Technology   vol. 10 ( no. 2 )   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)  

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  • Application of X-ray CT investigation of CO<inf>2</inf>–brine flow in porous media

    Jiang, L., Liu, Y., Song, Y., Yang, M., Xue, Z., Zhao, Y., Zhao, J., Zhang, Y., Suekane, T., Shen, Z.

    Experiments in Fluids   56 ( 5 )   2015年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s00348-015-1959-x

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  • 多孔質内におけるCO2の毛管トラップの数値シミュレーション

    末包哲也

    Vol. 130   2014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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  • Effect of heterogeneity of porous media on gas permeation and entrapment

    etsuya suekane

    Journal of Flow Control, Measurement & Visualization   Vol. 2   2014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: 10.4236/jfcmv.2014.23013

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  • Pore-scale investigation of the effect of connate water to water flooding behavior

    etsuya suekane

    Journal of Fluid Science and Technology,   Vol. 9 ( No. 2 )   2014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)  

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  • Effect of wettability on oil trapping process in porous medium

    etsuya suekane

    Theoretical and Applied Mechanics   Vol. 62   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)  

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  • Three-dimensional imaging of pore-scale waterflooding phenomena in water-wet and oil-wet porous medium

    etsuya suekane

    Journal of Flow Control, Measurement & Visualization   Vol. 2   2014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)  

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  • 多孔質にトラップされた非湿潤層の物質輸送に関する研究

    安藤 晋之介, 末包哲也

    理論応用力学講演会 講演論文集   Vol. 63   2014年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.11345/japannctam.63.0_119

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  • Percolation of supercritical CO<inf>2</inf> in a porous medium saturated with water

    Suekane, T., Okada, K.

    Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B   79 ( 808 )   2013年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/kikaib.79.2592

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  • OBSERVATION OF WATER FLOW AROUND TRAPPED OIL BLOBS

    Setiawan Arief, 末包哲也

    理論応用力学講演会 講演論文集   Vol. 62   2013年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.11345/japannctam.62.0.45.0

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  • Gas injection in a water saturated porous medium: Effect of capillarity, buoyancy, and viscosity ratio

    etsuya suekane, Okada, K.

    Energy Procedia   Vol. 37   2013年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.egypro.2013.06.475

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  • Microtomography of Imbibition Phenomena and Trapping Mechanism

    Tetsuya Suekane

    Transport in Porous Media   2012年

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11242-011-9899-2

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  • In-Situ Capillary Trapping of CO<inf>2</inf> by Co-Injection

    Na, Z., Suekane, T., Hosokawa, T., Inaoka, S., Wang, Q.

    Transport in Porous Media   90 ( 2 )   2011年

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11242-011-9800-3

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  • Direct observation of trapped gas bubbles by capillarity in sandy porous media

    Tetsuya Suekane

    Transport in Porous Media   2010年

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11242-009-9439-5

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  • Pore-scale visualization of gas trapping in porous media by X-ray CT scanning

    Tetsuya Suekane

    Flow Measurement and Instrumentation   2010年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2010.05.002

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  • Application of MRI in the measurement of two-phase flow of supercritical CO2 and water in porous rocks

    Suekane T., Furukawa N., Tsushima S., Hirai S., Kiyota M.

    Journal of Porous Media   Vol. 12 ( No. 2 )   2009年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1615/JPorMedia.v12.i2.40

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  • Visualization of micro-scale gas bubbles trapped in sandstones

    Tetsuya Suekane

    Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B   2008年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Steam absorption into films of aqueous solution of lithium bromide and lithium iodide mixture falling over a column of horizontal pipes

    Tetsuya Suekane

    Heat Transfer - Asian Research   2008年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/htj.20213

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  • Geological storage of carbon dioxide by residual gas and solubility trapping

    Tetsuya Suekane

    International Journal of Greenhouse Gas Control   2008年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/S1750-5836(07)00096-5

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  • Steam absorption into films of aquous solution of LiBr and LiI mixture falling over a column of horizontal pipes

    Tetsuya Suekane

    Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B   2007年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • CO2の地中と海洋への隔離

    平井秀一郎, 津島将司, 末包哲也

    伝熱   2007年

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    記述言語:日本語  

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  • Migration of CO2 in Porous Media Filled with Water

    T. Suekane, T. Ishii, S. Tsushima, S. Hirai

    J. Thermal Sci. Tech.   Vol. 1 ( No. 1 )   2006年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • CO2貯留技術の動向 (1)地中(帯水層)貯留技術

    末包哲也

    エネルギー・資源   2005年

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    記述言語:日本語  

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  • Numerical Analysis of Two-Phase Flow in Porous Media by LBM

    T. Suekane, Y. Tsukamoto, S. Hirai

    Theoretical and Applied Mechanics   Vol. 54 ( No. )   2005年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Behavior of supercritical CO<inf>2</inf> injected into porous media containing water

    Suekane, T., Soukawa, S., Iwatani, S., Tsushima, S., Hirai, S.

    Energy   30 ( 11-12 SPEC. ISS. )   2005年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.energy.2003.10.026

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  • Characteristics of an immiscible flow of supercritical CO<inf>2</inf> and water in porous media under sequestration conditions

    Suekane, T., Ishii, T., Tsushima, S., Hirai, S.

    Greenhouse Gas Control Technologies   2005年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Greenhouse Gas Control Technologies  

    DOI: 10.1016/B978-008044704-9/50132-4

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  • Magnetic Resonance Imaging of in-situ Saturation in Porous Media for CO2 Geologic Sequestration

    T. Suekane, T. Ishii, S. Tsushima, S. Hirai

    Magnetic Resonance Imaging   Vol. 23 ( No. )   2005年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Anisotropy of MHD homogeneous turbulence (3rd report, magnetic flux density fluctuation due to coherent fine scale eddies)

    Tetsuya Suekane

    Nippon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B   2003年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/kikaib.69.286

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  • 工学応用のための磁気共鳴イメージング(MRI)-固体高分子形燃料電池膜の計測を中心として-

    津島将司, 末包哲也, 平井秀一郎

    伝熱   2003年

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    記述言語:日本語  

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  • Heat transfer and flow of He II in narrow channels

    Tetsuya Suekane

    Cryogenics   2003年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/S0011-2275(03)00050-X

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  • Velocity measurement of clay intrusion through a sudden contraction step using a tagging pulse sequence

    Tetsuya Suekane

    Magnetic Resonance Imaging   2003年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/S0730-725X(03)00095-X

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  • Magnetohydrodynamic Power Generation Experiments with Fuji-1 Blowdown Facility

    Tetsuya Suekane

    Journal of Propulsion and Power   2003年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2514/2.6180

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  • Inertial flow structures in a simple-packed bed of spheres

    Tetsuya Suekane

    AIChE Journal   2003年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/aic.690490103

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  • Study on magnetic resonance imaging of gaseous medium (1st report, imaging of pressurized gas and influence of molecular diffusion on imaging)

    Tetsuya Suekane

    Nippon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B   2002年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/kikaib.68.556

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  • Numerical simulation on the removal of contaminants in conductive fluid by electromagnetophoresis

    Tetsuya Suekane

    Nippon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B   2002年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/kikaib.68.1052

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  • Experimental observations of effects of convection on flame shape and extinction on n-Heptane single droplets

    Tetsuya Suekane

    Combustion and Flame   2001年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/S0010-2180(01)00255-3

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  • Feasibility improvement in performance of a disk CCMHD generator by means of an electromagnetic diffuser

    Tetsuya Suekane

    Electrical Engineering in Japan (English translation of Denki Gakkai Ronbunshi)   2000年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/1520-6416(20001130)133:3<26::AID-EEJ4>3.0.CO;2-L

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  • Effects of diffuser shape and back pressure on the performance of disk MHD generators

    Tetsuya Suekane

    Electrical Engineering in Japan (English translation of Denki Gakkai Ronbunshi)   2000年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/1520-6416(20001115)133:2<11::AID-EEJ2>3.0.CO;2-8

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  • High enthalpy extraction experiments with Fuji-1 MHD blow-down facility

    Tetsuya Suekane

    Energy Conversion and Management   1999年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/S0196-8904(99)00006-0

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  • Nonequilibrium Plasma MHD Power Generation with Fuji-1 Blow-down Facility

    T.Okamura, K.Yoshikawa, T.Suekane, K.Tsuji, T.Maeda, T.Murakami, S.Kabashima, H.Yamasaki, S.Shioda, Y.Hasegawa

    Vol.   1999年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Transfer Phenomena in Magnetohydrodynamic and Electroconducting Flows, edited by A.Alemany et al, Kluwer academic publishers  

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  • Behavior of supersonic radial flow in a disk MHD Generator (2nd Report, Measurements under power generation operation)

    Tetsuya Suekane

    Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B   1998年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/kikaib.64.787

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  • Electron temperature measurement and performance of a nonequilibrium disk MHD generator

    Tetsuya Suekane

    Electrical Engineering in Japan (English translation of Denki Gakkai Ronbunshi)   1997年

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  • Behavior of fully ionized seed plasma excited by microwave

    Tetsuya Suekane

    IEEE Transactions on Plasma Science   1997年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/27.557480

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  • 非平衡ディスク形MHD発電機内の電子温度計測と発電性能

    村上朝之, 末包哲也, 辻 潔, 奥野喜裕, 長谷川裕夫, 椛島成治

    電気学会論文誌B部門   Vol. 116 ( No. 8 )   1996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)  

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  • Numerical studies on the nonequilibrium inductively coupled plasma with metal vapor lonization

    Tetsuya Suekane

    IEEE Transactions on Plasma Science   1996年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/27.533124

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  • High-enthalpy extraction demonstration with closed-cycle disk MHD generators

    Tetsuya Suekane

    Journal of Engineering for Gas Turbines and Power   1996年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1115/1.2816533

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  • Behavior of supersonic radial flow in a disk MHD generator (1st report, measurements and three-dimensional calculations for non-power generation modes)

    Tetsuya Suekane

    Nippon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B   1995年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • The Effects of Boundary Layer Phenomena on the Performance of Disk CCMHD Generator

    Tetsuya Suekane

    IEEE Transactions on Plasma Science   1995年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/27.376566

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  • High-enthalpy extraction experiments with disk MHD generators

    Tetsuya Suekane

    JSME International Journal, Series B: Fluids and Thermal Engineering   1995年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • ディスク型CCMHD発電機の発電特性:発電実験と数値シミュレーション研究

    末包哲也

    1994年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:学位論文(博士)  

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  • Molten coal slag removal by packed bed under high temperatures

    Tetsuya Suekane

    Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers Series B   1993年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/kikaib.59.2674

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  • Experimental studies of closed cycle MHD power generation with FUJI-1 blow-down facility

    Tetsuya Suekane

    Energy Conversion and Management   1993年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/0196-8904(93)90074-K

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • エネルギー学理とデータ科学および経済学の融合による技術評価とモデル分析

    研究課題/領域番号:24H00441  2024年4月 - 2029年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    後藤 美香, 多湖 輝興, 末包 哲也, 下山 裕介, 大橋 和彦, 山本 庸平, 木村 好里, 伊原 学, 大友 順一郎

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    配分額:39000000円 ( 直接経費:30000000円 、 間接経費:9000000円 )

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  • 二酸化炭素地下貯留技術の早期実用化促進研究

    研究課題/領域番号:22H03770  2022年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    末包 哲也, 松下 真太郎

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    配分額:17030000円 ( 直接経費:13100000円 、 間接経費:3930000円 )

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  • 二酸化炭素地下貯留技術の早期実用化促進研究

    研究課題/領域番号:23K25024  2022年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    末包 哲也, 松下 真太郎

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    配分額:17030000円 ( 直接経費:13100000円 、 間接経費:3930000円 )

    二酸化炭素地下貯留(CCS)の主要なトラップメカニズムの解明が本研究の目的である.トラップメカニズムとして,物理トラップ,界面張力トラップ,溶解トラップ,鉱物化トラップが考えられているが,現象の理解は依然として定性的であり,これらのトラップメカニズムが発現する過程およびメカニズムの移行プロセスはほとんど理解されていない.本年度は,CO2と水のような非混和性二相流に発現する様々な流動モードの遷移について,空隙スケールにおける直接数値シミュレーションを行うことにより,エネルギー散逸の観点からモード遷移の物理的なメカニズムの解明を行った.キャピラリーフィンガリング域では,注入仕事は界面張力のエネルギーに変換され,ハイネスジャンプなどの空隙スケールの過渡現象により,粘性散逸される.ヴィスカスフィンガリング域では,注入仕事は流体の運動エネルギーに変換され,粘性散逸される.これらのトレードオフにより不安定モードの遷移が起こることが明らかになった.また,CO2注入時に発生する多孔質体の乾燥とそれに伴う塩分析出の影響について実験的研究を行った.ガス流量が小さいとき,多孔質内部では比較的一様な蒸発が起こり,拡散の影響も無視できないため,塩分蓄積は発生しない.流速が大きくなると,上流部の乾燥が早くなり,塩分析出によりキャピラリーバックフローが発生して塩分が顕著に堆積する.さらに流速が大きくなると,十分にキャピラリーバックフローが発生する前に乾燥が進み,塩分蓄積が低下する.定性的な塩分蓄積の挙動が明らかになった一方で,キャピラリーバックフローの強度に与える多孔質形状の影響などを今後検討する必要がある.多孔質内自然対流の開始時間に与える界面厚さの影響について実験装置の開発を行った.予備的な検討がおおよそ終了し,次年度から本格的な実験に着手する.

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  • 空隙スケール計測を核とした安定型CO2地下貯留の学理の構築

    研究課題/領域番号:17H00790  2017年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    末包 哲也

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    配分額:39520000円 ( 直接経費:30400000円 、 間接経費:9120000円 )

    多孔質内部の流動を空隙スケールで可視化することにより,二酸化炭素(CO2)地下貯留技術(CCS)の安全性の評価に必要なトラップメカニズムを解明した.CCSの社会的受容性を醸成するのに資する科学的知見を確立した.多孔質内部の流動様式を3次元多孔質に対して整理し流動様式線図としてまとめた.密度差自然体流に関して,初期界面厚さが対流開始時間に与える影響を解明した.溶解トラップに移行するのに要する時間を推定することができる.簡易なパーコレーションモデルを開発し,多孔質空隙構造から飽和率を簡易に推定するモデルを開発した.

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  • デジタルコアラボラトリー構築を目指した原油回収の学理の構築

    研究課題/領域番号:26630463  2014年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的萌芽研究

    末包 哲也

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    配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )

    デジタルロック技術の実用化を目指して,空隙スケールでのX線CT計測による流体力学的な現象解明手法の開発を行うとともに,空隙スケール計測に基づいた流動数値シミュレーションを行った.流動計測では,原油回収効率の低下の原因になっているスナップオフ現象の直接可視化を行った.また,水・ガス相互圧入やサーファクタント攻法などの原油増進回収法のメカニズムの解明を行った.従来の定性的な現象理解を超える,定量的な把握が可能になった.計測された構造を対象とした単相流および多相流数値解析を行った.特に,トラップされた非湿潤相から湿潤相への物質輸送現象の理解に着目し,CO2ガスに見られる特異な物質輸送現象を見出した.

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  • ディスク型SOFCを模擬した多孔体円板流路における加熱旋回流れの最適化

    研究課題/領域番号:26420123  2014年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    角田 和巳, 末包 哲也

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    配分額:4940000円 ( 直接経費:3800000円 、 間接経費:1140000円 )

    本研究は,平行円板によって構成されるディスク型SOFCを対象としたもので,流路内に金属多孔質体からなるインボリュート曲線形状の集電体を配置し,集電体間に生じる旋回流れの速度分布を詳細に検討した.その結果,集電体の壁面付近における流速の急激な減少が抑制され,集電体表面と垂直方向の速度成分が明瞭な値を持つことがわかった.一方,インボリュート曲線に沿う流れは維持されにくくなるが,流路幅方向に沿う速度分布の不均一性は抑えられた.また,伝熱実験によって,加熱された多孔質面近傍の速度分布に不均一性が生じる可能性があることを明らかにし,速度分布が設計上重要となることを指摘した.

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  • 空隙スケール現象計測に基づくCO2地下貯留におけるトラップメカニズムの解明

    研究課題/領域番号:25281036  2013年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    末包 哲也

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    配分額:16250000円 ( 直接経費:12500000円 、 間接経費:3750000円 )

    二酸化炭素地下貯留における最大の懸念は浮力に伴う漏洩である.本研究では,多孔質内部の空隙スケール計測に基づいて漏洩を阻害するトラップメカニズムの解明を行った.キャピラリートラップ飽和率は初期ガス飽和率に強く依存するため,初期ガス飽和率を決定する界面張力,粘性,浮力の影響をモデル化し,トラップ量推定を可能にした.次に,溶解トラップに移行する上で支配的な現象となる自然対流現象のモデル化を行うとともに,分散現象(多孔質の複雑性に伴う見かけの拡散現象)が対流開始時間に強く影響していることを見出した.また,溶解に関する物質輸送現象を対象として,デジタルロック技術の開発を行った.

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  • ディスク型SOFC高性能化のための平行円板流路内流れの熱流体制御

    研究課題/領域番号:23560210  2011年 - 2013年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    角田 和巳, 末包 哲也

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    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    固体酸化物形燃料電池(SOFC)は燃料電池の中で最も高い効率が実現でき,その形状も多様である.本研究は,平行円板によって構成されるディスク型SOFCを対象としたもので,円板間に生じる低レイノルズ数流れの熱流体特性を制御して速度分布の一様性を促進することにより,SOFCの高性能化を目指した.その結果,セルの構成要素である集電体の形状にインボリュート曲線を採用し,集電体間隔を従来より狭めて力学的に流れを抑制することで,流路の広い範囲でほぼ同じ流速を維持できることを実証した.また,伝熱実験によってヌセルト数の分布を調べ,伝熱特性の観点からも,インボリュート形状流路がSOFCに適していることを示した.

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  • 空隙スケール・マイクロCTに基づく原油回収ダイナミクスの解明

    研究課題/領域番号:23656562  2011年 - 2013年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的萌芽研究

    末包 哲也

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    配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )

    多孔質の空隙スケールの界面張力や濡れ性に支配される水・油の二相流動を高分解能で可視化する.岩石内部にトラップされるオイル量を決定する上で重要となるスナップオフの進行過程を可視化し,現象の解明を行った.次に,トラップされたオイル液滴周囲の流動場計測を行った.トラップされたオイルに隣接するポアにおいても水は流動しているが,両者の間には流動していない澱んだ水膜が存在し,両者の間の物質輸送を阻害している.これは,界面活性剤などを用いたトラップされたオイル液滴の再移動化の低下要因となる.空隙スケール計測を数値解析と融合した,数値解析に基づいた多孔質内流動パラメータ推定手法を開発した.

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  • 残留ガストラップによる安定型CO2地下貯留法の開発

    研究課題/領域番号:21310053  2009年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    末包 哲也

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    配分額:18330000円 ( 直接経費:14100000円 、 間接経費:4230000円 )

    温暖化の防止を目的としてCO_2地下貯留が提案されている.最初,CO_2は塩水で満たされている多孔質岩石中を浸透する.この過程は毛管力,浮力,粘性せん断力に強い影響を受ける.次に,CO_2は再び塩水で浸透されるが,一部のCO_2は毛管力により岩石多孔質中にトラップされる.さらに,岩石中にトラップされたCO_2の気泡は徐々に塩水中へ溶解していく.溶解により重くなった塩水は貯留層スケールで自然対流を開始する.本研究ではこれらの一連のプロセスをモデル化するためにX線CT装置を用いた空隙スケール計測を行った.CO_2の長期挙動予測を可能にするモデル化を行った.

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  • ディスク型SOFC用平行円板流路内のガス流動制御に関する研究

    研究課題/領域番号:20560169  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    角田 和巳, 末包 哲也

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    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    固体酸化物形燃料電池(SOFC)の一種であるディスク型SOFCの平行円板流路を想定し,円板間に生じる低レイノルズ数流れの計測と流動場の最適化を行った.本研究ではセルの構成要素である集電体の形状にインボリュート曲線を採用したが,これにより,広い流量範囲にわたって速度場の一様性が大きく改善され,熱応力の軽減等の可能性が示唆された.さらに,PIVで計測した速度場を用いて運動方程式の各項が流体運動に及ぼす影響を評価し,インボリュート曲線に沿う円板間流れの運動状態を力学的に説明した.

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  • 磁気共鳴・レーザ計測の先進化による発電モードでの燃料電池の物質移動・劣化機構解明

    研究課題/領域番号:18206023  2006年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    平井 秀一郎, 津島 将司, 末包 哲也, 植村 豪

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    配分額:48880000円 ( 直接経費:37600000円 、 間接経費:11280000円 )

    本研究課題では,次世代自動車用動力源として期待される固体高分子形燃料電池の内部における物質移動と劣化機構解明に関する研究を実施した.新たに核ラベリング磁気共鳴イメージング法を開発し,燃料電池内部の水分輸送現象の基礎的解明を行い,電解質膜の乾燥を抑制するために,微細孔層の導入が有用であることを示した.さらに,燃料電池流路内ガス流動計測のために,オゾン光吸収を用いたレーザ計測技術を開発し,サーペンタイン流路において,非発電・発電状態ともに多孔質ガス拡散層(GDL)を供給ガスが透過することを実験的に明らかにし,燃料電池の高性能化,高耐久化のために均一な発電を実現するための基礎的な知見を得た.

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  • 漏洩リスクフリー安定型二酸化炭素地下貯留技術の開発

    研究課題/領域番号:18510069  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    末包 哲也, 平井 秀一郎, 津島 将司

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    配分額:4060000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:360000円 )

    漏洩リスクの無い安定的な貯留メカニズムである残留ガストラップと溶解トラップに注目し、これらのメカニズムによる貯留量の定量的な計測を行い、貯留量を実験的に明らかにするともに、格子ボルツマン法を用いた数値シミュレーションを通じて、貯留メカニズムの解明を行った。典型的な岩石としてベレア砂岩、多胡砂岩を対象として、残留ガス飽和度の計測を行った。ガスの残留量を計測する手法として、等温膨張を用いる手法を提案するとともに、この方法により、高精度で残留ガス量を計測できることを明らかにした。計測の結果、実験条件によらずベレア砂岩の場合、25-30%の二酸化炭素が界面張力によりトラップされることが明らかとなった。これらの実験結果に基づいて日本の残留および溶解トラップによる二酸化炭素地下貯留量を推定したところ、716.7億トンの貯留ポテンシャルが存在することが明らかとなった。キャップロックによる物理トラップと併せて、1018億トンの貯留ポテンシャルが存在し、これは日本の二酸化炭素排出量の約76年分に相当する。一方、ミクロなレベルからトラップメカニズムを解明するために、格子ボルツマン法による数値シミュレーションを試みた。本年度の成果として、地下1000mに対応する水と二酸化炭素の粘性、密度、界面張力を考慮した数値解析に成功し、残留ガストラップ状態を再現することに成功した。このように、残留ガストラップと溶解トラップを用いることにより、漏洩リスクの無い日本に適した二酸化炭素貯留が可能であることが示された。

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  • ディスク型SOFCを模擬した平行円板流路におけるガス流動の最適化

    研究課題/領域番号:17560161  2005年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    角田 和巳, 末包 哲也

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    配分額:3200000円 ( 直接経費:3200000円 )

    固体酸化物型燃料電池(SOFC)の一種であるディスク型SOFCの流路を想定し、平行円板間に生じる放射状ガス流動の特性について検証を行なった。SOFCに供給される空気および燃料は、電気化学反応を伴う高温場で流動するため、実際の運転条件下で流動状態の詳細を計測することは困難である。したがって本研究では、実機と同規模の流路を作製して力学的に相似な流れ場を再現し、その流動特性のみに着目して、円板間放射状流れの特徴を実験的に調べた。
    流れ場の計測には粒子画像流速計(PIV)を適用し、円板に平行な面内と垂直な面内の速度ベクトルを異なる流量のもとで取得した。さらに、速度場のデータから、ポアソン方程式を用いて圧力場を推定した。
    燃料の流れを模擬した実験では、流量の増加とともに、アノードに相当する壁面付近において流れの増速される領域が局所的に現れた。また、このような非一様性は、速度場から推定した圧力係数の分布によっても確認された。この現象は、壁面近傍における粘性効果の増減と、流量変化に伴う慣性力の増減とのバランスで定まるものであり、本実験条件下ではレイノルズ数が7程度の流量において、もっとも一様な流れ場が得られた。
    空気流路内の流れを模擬した実験では、流路の構造上、流入口付近で大規模な渦が観測された。また同条件で行った数値シミュレーションでは、このような渦が空気流の予熱や流路の温度こう配に影響を及ぼすことが示された。したがって、燃料電池に供給する空気の流れとしては、大規模渦に起因する不均一を抑制するため可能な限り低流量に設定した運転を行なうことが重要であり、本実験で使用した流路形状に対しては、レイノルズ数が30程度になるような流量で流れが最適化された。さらに流れの均一化を図るためには、空気流の吹き込み方法についても検討を加える必要がある。

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  • 燃料電池のプロトン・水分輸送のMRI計測を核とする高性能化・高安定化手法の開発

    研究課題/領域番号:16360103  2004年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    平井 秀一郎, 末包 哲也, 津島 将司

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    配分額:15100000円 ( 直接経費:15100000円 )

    固体高分子形燃料電池は、出力電流密度が高いためコンパクトで、高効率でかつCO_2を排出しない運転が可能であることから、地球環境保全とエネルギー有効利用のための次世代自動車用動力源として期待されている。
    供給する水素は、膜の水素極側の触媒でプロトンと電子に分離し、プロトンは固体高分子により構成された膜の中を酸素極側に移動するが、プロトンが膜内を移動するメカニズムがわかれば、プロトンに伴い水分子が膜の中を移動する現象が明らかになり、上記の水分の入力経路とあわせて電解質膜内で生じている反応を伴う物資輸送現象が統合して明らかになる。しかし、プロトンがどのような機構により電解質膜内を水素極側から酸素極側へ移動しているのか、すなわち、プロトンが単純な移流により移動しているのか、それともプロトンが電解質膜を構成する固体高分子と電子交換をしながらプロトンホッピングと呼ばれるものにより移動しているのかもわかっていない。
    そこで、このプロトン移動のメカニズムを明らかにするために、最初、水素(H_2)を供給して定常発電状態にある燃料電池に対して、ある時刻から水素を重水素(D_2)に切り替えて供給し、電解質膜内水分布の時間変化をMRIにより計測を行った。 MRI計測においては、水素原子核を計測各種とした場合、重水素核からの信号が計測されないことを利用して、電解質膜内に水素原子核が浸透する過程の時間変化を計測することに成功した。その結果、電解質膜内のプロトン移動機構は、ホッピング機構が支配的であることが実験的に明らかになった。
    また、ガス拡散層の水分輸送について、格子ボルツマン法を用いた数値計算を実施し、ガス拡散層の空孔率や燃料電池の発電量が水分輸送、特にフラッディングに及ぼす影響について調べた。その結果、空孔率と発電量はフラッディングについて大きな影響を及ぼすが、空孔のスケールは及ぼさないことを明らかにした。

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  • 多孔質内超臨界二酸化炭素の流動現象解明に基づく長期安定型地下貯留の実現

    研究課題/領域番号:15710052  2003年 - 2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    末包 哲也

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    配分額:3700000円 ( 直接経費:3700000円 )

    平成15年度においてMRIを用いた岩石内を流動する超臨界CO_2を直接可視化できることが明らかとなった.平成16年度はこれらの知見を基に,計測の高度化を行うとともに,計測結果を基に,定量的な解釈を試みた.
    第一に,平成15年度に用いたスピンエコー法による可視化手法を用いると計測時間が1分程度度と長くなり,時間分解能が足りなくなる.一方,円筒形の岩石コアに圧入されたCO_2は流れ水平面方向に均一であることが確認されている.よって,これを解決するために,スピンエコー法の中で,プロジェクション法と呼ばれる,水平面内にMR信号を積分して取得する方法を適用し,計測の高速化を図った.これにより,約10秒間隔でのデータの取得が可能となった.
    次に,地下900mに相当する高温高圧条件に置いて,CO_2の圧入過程をMRIを用いて計測した.これらのデータを基に,Goodfieldらが提案しているデータ解析手法の適用を行った.隔離したCO_2の長期挙動予測には漏洩を誘発する浮力の影響と漏洩を防ぐキャップロックの毛管圧の効果を正確に把握する必要がある.しかしながら,従来の計測方法ではこれらを独立して評価することが困難であった.本研究では,岩石内の任意の位置における飽和度をMRIにより時系列データとして取得することにより,これまでの手法では分離が困難であった,粘性,浮力,毛管圧の効果を区別して解釈することが可能であることを実験的に示した.

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  • 集光太陽光反応性セラミックスによるソーラー水素生産技術の開発研究

    研究課題/領域番号:15206112  2003年 - 2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    玉浦 裕, 末包 哲也, 伊原 学, 金子 宏, 長谷川 紀子, 児玉 竜也

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    配分額:47060000円 ( 直接経費:36200000円 、 間接経費:10860000円 )

    ニッケルフェライト系を反応性セラミックスとする酸素放出反応用の太陽反応炉の開発に向け、1473-1773Kでの温度スイングによる二段階水分解過程が繰り返し進行させることに成功した。亜鉛フェライト系においては、ZnO+Fe_3O_4粉体混合物として回収するリサイクルシステムを実用化に向けた太陽反応炉の設計コンセプトとして考案し、この開発に必要な擬似高温太陽熱(空気気流中1873K)を供給できる装置を用いて、落下速度を制限することにより反応性を高める研究を行った。この反応炉では、酸素放出過程を1573K付近に低温化させて開発を進めることが可能であるとの見通しを得た。また、固定床型太陽反応炉として水蒸気流通による水分解過程と赤外照射による酸素放出過程とを連続して繰り返し行うことが出来る回転式シリンダー型反応炉を設計試作した。このシリンダー型反応炉は二段階水分解過程を高効率で進行させ得る画期的な反応炉であることを確認した。
    タワー式集光プラントの光学設計を行い、実質2000の集光倍率を必要とする場合は約2700倍の集光特性が必要であるが、太陽高度が高い場所では、3000倍の集光倍率は得られることが分かった。またYSZ(Fe,Ni)は反応初期に急速に酸素放出を起こし、高フラックス太陽熱に対応できる酸素放出反応性を有することを明らかにした。2000kW/m^2のフラックスに対応して、吸熱反応が進行する場合、6.22mol/m^2となりYSZ01NFは固定反応床を用いるデュアル反応室型太陽反応炉において固定反応床の厚みを数センチにできることが分かった。このよう今回開発したYSZ01NF系の反応性セラミックスとデュアル反応室型太陽反応炉の組み合わることにより、集光太陽熱の高フラックスに対応する太陽エネルギー/化学エネルギー変換によるソーラー水素生産の可能性が見いだされた。

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  • 高圧水充填多孔質における超臨界二酸化炭素の浸透・閉塞を伴う移流拡散現象の解明

    研究課題/領域番号:13450081  2001年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    平井 秀一郎, 津島 将司, 末包 哲也

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    配分額:14000000円 ( 直接経費:14000000円 )

    膨大なCO_2排出量に対して、量的に意味のある寄与が可能である技術としてCO_2地下貯留が注目されている。地下の高温・高圧条件においてCO_2は超臨界状態となり、水よりもわずかに軽いために浮力を受け移流すると考えられている。よって、隔離技術の長期安定性を評価するためには、これらの条件における岩石(多孔質)内の移流現象の解明が必要不可欠である。
    本研究では、核磁気共鳴イメージング(MRI)の手法を用いて、多孔質内の超臨界CO_2と水の移流現象の可視化手法を開発した。地下の岩石を模擬したガラスビーズ充填層に対して、地下1000mの条件である、100気圧、50℃の条件において、CO_2注入時及び浮力による移流の様子を可視化することに成功した。MRIにより充填層内部を可視化することにより、これまでに計測が不可能であった多孔質内部の飽和度をすべての断面において時間変化として得ることができる。これらのデータをもとに、新たな解釈手法を適用し、多孔質流動を記述する透過係数や毛管圧を直接求めることができることを示した。次に、これらの手法を典型的な岩石であるベレア砂岩に適用した。ここでは、岩石に対して地下の高温・高圧条件を再現しながらMRIにより可視化する手法を新たに開発した。一方、多孔質内流動現象を把握するためミクロな視点から数値シミュレーションを行った。格子ボルツマン法をもちいて、浮力、粘性比、界面張力、濡れ性などを考慮した解析コードを開発した。その結果、地下貯留で想定される移流速度が極めて遅い場合、毛管圧の影響が顕著となり、ダルシー則から逸脱することが明らかとなった。従来、相対浸透係数は飽和度のみの関数として扱われてきたが、毛管圧とともに相対浸透係数が小さくなり、貯留したCO_2の長期的な挙動予測には極めて重要な影響を及ぼす。特に、キャップロックからの漏洩には顕著に影響することを明らかにした。

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  • 高周波電磁界により駆動される円筒容器内流れの制御に関する研究

    研究課題/領域番号:13750138  2001年 - 2002年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    末包 哲也

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    配分額:2100000円 ( 直接経費:2100000円 )

    製鉄や半導体シリコン結晶の製造における品質向上のために、溶融金属の流動制御が求められるようになっている。溶融金属などの導電性流体に高周波電磁界を印可すると流体中に電磁界が誘導され、溶融金属は強い体積力(ローレンツ力)を受ける。体積力を一様に作用させ流動を抑制した場合、流体中に含まれる非導電性の不純物には見かけの浮力が働くことになり、流体中から不純物を除去することが可能になる。本研究では、これまでに、最も簡単な円筒容器内に封入された溶融金属流体を対象として、数値シミュレーションを行い、効果的に体積力を作用させるには最適な周波数が存在すること、コイル形状を変化させることにより体積力分布を変化させ、流動様式を変化させることができることを明らかにしている。本年度は、円管内流れに与える高周波電磁界の影響の解明することにより、不純物除去を目的とした最適条件の検討を行った。円筒容器と同様に、周波数依存性、コイル形状の影響に注目し、流動特性の解明を行った。加えて、圧力損失を求めることにより、流量制御の可能性を含めた検討を行った。以上の研究により、円管内流れに与える高周波電磁界の各種パラメータの影響を把握した後、特に、不純物の除去焦点を絞り、最適条件の検討を行った。具体的には、円管内の流れを乱すことなく、半径方向中心向きに体積力を作用させる条件を明らかに、流体に作用している体積力の情報を元に、不純物除去効率を求めた。

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  • 環境調和と長期隔離のための実効型CO_2海洋隔離技術の開発

    研究課題/領域番号:12555055  2000年 - 2002年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    平井 秀一郎, 末包 哲也, 岡崎 健, 大隅 多加志, 津島 将司, 大隈 多加志

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    配分額:6600000円 ( 直接経費:6600000円 )

    大気中のCO_2の濃度の増加を抑制するために、火力発電所などの大量発生源から回収した液体CO_2を海洋に隔離する方策は、CO_2を注入・溶解する方法・技術によりいかに酸性化の程度を低減させ、生物影響を無視できるほど小さくするかが実用化されるかどうかのポイントとなる。本研究は、CO_2液泡群を放出する直前に液CO_2泡内に水を噴射することにより水と液体CO_2が高圧化で反応し生成されるハイドレート微粒子を生成させ、ハイドレートの密度が大きいことを利用してCO_2液胞を海洋中で加工させて溶解させることにより海洋深層にCO_2を長期にわたり隔離させ、なおかつ液CO_2胞の溶解に要する移動距離が大きいことを利用して薄くをCO_2溶解させ、生物影響が極めて小さい新しいCO_2の海洋深層超希釈溶解技術を開発することを目的とする。
    本研究で開発した方法は、CO_2液泡内に水微粒子を噴射することにより、水と液体CO_2が高圧化で反応して生成されるハイドレート微粒子を生成させ、その効果をCO_2海洋隔離が実現されるのに有効なものとして利用しようとするものであるが、水微粒子の表面に形成したハイドレートの分率を上げるために、微粒化した液体CO_2の特性を噴出ノズル径、速度を大幅に変化させて、これらの現象を解明した。さらに、進展した方法として、水中にCO_2液体を微粒化する方法について検討した。この場合、液泡内のCO_2の分率は、上記のCO_2液体の中の水噴霧に比べて小さくなるために、液泡の比重量を容易に増加させて周囲海水中を沈降する方法について明らかにした。

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  • 磁気共鳴画像計測と格子ボルツマン法によるCO_2水和物の膜構造と物質輸送現象の解明

    研究課題/領域番号:11650209  1999年 - 2000年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    平井 秀一郎, 津島 将司, 末包 哲也, 岡崎 健, 小川 邦康

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    配分額:3700000円 ( 直接経費:3700000円 )

    大気中のCO_2濃度の増加を抑制するために火力発電所などのCO_2大量発生源から回収した液体CO_2を深海底窪地に隔離しようとする方策は,深海底の超高圧下でCO_2ハイドレートと呼ばれる固体水和物が液体CO_2と海水の界面に膜状に形成され,CO_2が海洋中に溶解することを抑制し,海洋環境に与える影響を大きく低減する効果を有していると考えられている.しかし,液体CO_2と海水の界面に存在する固体水和物を通してCO_2が海水へ溶解拡散する物質移動機構については不明で,特にこのことを固体水和物の多孔質構造との関連において明らかにすることが基礎的にも,またCO_2を安定に隔離し,貯留する制御指針を得るためにも重要であると考えられる.CO_2ハイドレートは,水分子より構成されたサッカーボール状のケージ(かご)の中にCO_2分子が取り込まれた基本構造をしており,これらのサッカーボール状のケージが集合して固体の超微粒子群を形成し,超微粒子群のすき間をフリーな水分子ならびにCO_2分子が運動していることがCO_2ハイドレート内での物質移動の担い手になっていると考えられる.本研究はこのようなCO_2ハイドレートの特異な多孔質の中の物質移動現象を,磁気共鳴3次元画像計測と格子ボルツマンシミュレーションにより明らかにした.
    磁気共鳴イメージング法は,磁場中に置かれた水分子中の水素原子核の固有振動数と等しい電磁波を照射することによって生ずる共鳴現象を利用して,水分子の存在濃度を10μmの分解能で2次元画像として得ることが可能な装置であり,撮影断面をトラバースし,画像処理をすることにより,3次元画像を得ることができる.また,固体と液体では,緩和時間が異なることを利用して,これらを区別してイメージングを行うことができるため,超微粒子群(固体)を構成している水分子とフリーな液体状態の水分子が共存しているCO_2ハイドレートの特異な構造を解明することが可能となる.また,照射電磁波を共振周波数にロックすることにより,緩和時間の情報から水分子およびCO_2分子の拡散流束を直接計測することができる.これらの計測により得られる結果を統合することにより,CO_2ハイドレートの構造とこれに密接に関連する物質移動現象を明らかにする.
    さらに,格子ボルツマンシミュレーションにおいて,多孔質内の流動・物質移動を計算するのに必要な複雑な境界条件の設定する手法を開発し,さらに多孔質構造が流動現象にどのような影響をおよぼすのか,これらの相互作用を明らかにした.

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  • 発電機形状の最適化によるプラズマMHD発電の高性能化

    研究課題/領域番号:09305018  1997年 - 1999年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    山岬 裕之, 岡村 哲至, 奥野 喜裕, 椛島 成治, デバシス ビスワス, 大柿 久美子, 末包 哲也, 大久保 雅章

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    配分額:21400000円 ( 直接経費:21400000円 )

    本研究では、飛躍的に高い発電効率が期待できるプラズマMHD発電機の性能向上を研究目的とした。平成9年度から11年度の3年間にわたる科学研究費の補助により、当初の予想を上回る大きな成果を得ることができた。
    平成9年度は、発電機の形状の最適化、すなわち断面積比の最適化を行い、世界最高の断熱効率46.5%を得ることができた。同時に、出力密度も140MW/m^3と高い値が得られ、出力密度の実用化目標を達成することができた。それと同時に、断面積比が小さい場合には、さらに、エンタルピー抽出率(=電気出力/熱入力)を向上させる必要があることを示した。
    平成10年度は、エンタルピー抽出率を向上させるため、発電機の入口に旋回流を導入する方法を採用した。旋回流導入用のベーンに新たな概念を提案し、この概念に基づいてベーンを作成し、これを発電機内のノズル内部に設置し、実験を行った。その結果、エンタルピー抽出率(電気出力/熱入力)25.7%、断熱効率54.3%が得られ、それまでの性能を大幅に更新することができた。さらに、出力も759kWという非常に大きな値が得られ、プラズマMHD発電の研究の歴史に記録される優れた成果を得ることができた。
    平成11年度は、さらに高性能な発電機を設計するために必要なデータを蓄積するため、MHD発電機内の諸現象を詳しく調べた。その結果、入口旋回流を導入した場合には、正の旋回流が高く保たれたること、またマッハ数が全域で超音速に維持されるため、高性能の発電性能が得られたことが明らかにできた。また、プラズマの揺らぎの原因がシード率の揺らぎにもあることをつきとめ、高性能化のためには、シード率の揺らぎを小さく抑えることが重要であることを見出した。
    以上のように、本研究によりプラズマMHD発電機の性能が飛躍的に向上する共に、発電機内諸現象についても多くの新しい知見を得ることができた。今後、これらの知見を活用する新たなる研究の展開が望まれる。

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  • 高断熱効率を有する非平衡ディスク形MHD発電機の開発

    研究課題/領域番号:09780453  1997年 - 1998年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  奨励研究(A)

    末包 哲也

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    配分額:500000円 ( 直接経費:500000円 )

    クローズドサイクルMHD発電の実用化には、高いエンタルピー抽出率と高い断熱効率を同時に達成する必要がある。最近の理論的な考察により、高い断熱効率を達成するには、小さな断面積比を有する発電流路で高いエンタルピー抽出率を達成する必要があることが指摘されている。これを受けて、本研究では、小さな断面積比を有するディスク形発電機を制作し、実験を行い、平成9年度にはエンタルピー抽出率28.8%、断熱効率50,8%を達成した。
    本年度はこれらの実験的知見を元に、発電流路の改造を行った。1)発電機のスロートと出口の断面積比は変更しない、2)境界層の影響、摩擦損失の影響を相対的に小さくできるように、チャネル高さを大きくする、の2点を指針として、発電機形状の改造を行った。また、さらに断面積比を縮小させる可能性を探るために、発電機入り口マッハ数をこれまでの2.6から2.4に変更した。
    入り口マッハ数を小さくしたために、発電機入り口から高い電気伝導度を持ったプラズマを発生させるためには、圧力を低くし、かつ、作動流体に添加するアルカリ金属(シード)を増やす必要があることがわかった。発電機高さを大きくしたために、外部回路から発電機内を見たときの抵抗が相対的に減少し、これまでの発電機と同じ負荷率を得るには、外部負荷抵抗の値を小さくする必要がある。以上のような方法で、プラズマと外部回路のマッチングを取ることにより、発電機入り口マッハ数を下げているにもかかわらず、エンタルピー抽出率25.6%、断熱効率49.0%とほぼ同程度の性能を得ることができた。また、流路高さを大きくしたことにより、同じエンタルピー抽出率に対して、高い断熱効率が得られた。

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  • 高断熱効率を有する非平衡ファラデー型MHD発電機の開発

    研究課題/領域番号:08780468  1996年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  奨励研究(A)

    末包 哲也

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    配分額:1000000円 ( 直接経費:1000000円 )

    セシウムを添加したアルゴンを作動気体に用いて、10.2%のエンタルピー抽出率を実証した、衝撃波管駆動のファラデー型MHD発電実験装置を用いて実験を行った。衝撃波管装置によって澱み点圧力0.4MPa、澱み点温度2000Kの超音速ガス流を約1ms流すことができる。発電機の発電流路入口に相当する部分に放電のための電極を3対設置し、高繰り返しパルス発生装置によって放電を行いプラズマの発生を試みた。断熱効率の計測には、澱み点圧力の計測が不可欠であり、澱み点圧力の損失メカニズムを明らかにするために、新たに澱み点圧測定用のピト-管を設置し、計測を行った。
    はじめに、断熱効率と発電機入口出口断面積比の理論的指摘を確認するために、流路断面積比、出口マッハ数、断熱効率の関係について調べた。作動流体にはアルゴン、ヘリウムを用い、それぞれの作動流体に対して、理論的に予測される値とよく一致した実験結果が得られた。また、ヘリウムを用いた場合、アルゴンに比べ高い負荷率での運転が可能であることが分かり、14.1%のエンタルピー抽出率と42.2%の断熱効率を実証した。
    次に、予備電離による性能向上の可能性を探る実験を行った。予備電離に必要な高繰り返し放電のための装置を試作し、試験を行った。その結果、シ-ドした作動流体がノズル内にある場合、良好な放電特性を得た。これを用いて、予備電離をした場合としていない場合を比較した実験を行った。放電構造の一様化が観察され、低負荷抵抗時の発電流路入り口付近での発電性能の向上か見られた。なお、予備電離の実験についてはシ-ド率の変化による影響も指摘されており、今後、より詳細な検討が必要であることが分かった。

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  • 球状セラミックス充てん層による溶融石炭スラグ微粒子の高温除去

    研究課題/領域番号:07555385  1995年 - 1996年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    吉川 邦夫, 大西 宏司, 末包 哲也

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    配分額:1400000円 ( 直接経費:1400000円 )

    本研究では、石炭に含まれる灰分を高温で捕獲できる新たなフィルターとして、高温の燃焼ガス中に溶融状態で存在する灰分(スラグ)の微粒子を球状の耐熱性セラミックス(ペブル)の充てん層に導いて、慣性衝突により高効率で捕獲し、溶融状態のまま抜き出すことが可能な高温フィルターを構想した。
    この構想の実現可能性を実証するために、天然ガスの高温の燃焼ガス中に石炭のフライアッシュを吹き込み、溶融させて、石炭溶融スラグの微粒子を含有する燃焼ガスを生成させて、耐火物で構成されたペブル充てん層フィルターに導くホットモデル実験を実施した。その結果、スラグの固着による目詰まりなどを生じさせることなく、連続的にスラグ微粒子を捕獲・抽出することができ、それと同時に、97%という高い捕獲効率が得られることも示し、常温下で油滴を用いて行ったコールドモデル実験に基づいて予測される捕獲性能が、高温下でも実際に得られることを実証した。
    本研究で提案する高温フィルターの実用化にあたっては、高温の溶融スラグと接触するペブルの耐久性が問題となる。そこで、1800℃まで昇温可能な電気炉を用いて、石炭溶融スラグに対するペブル材料の耐食性を調べた。その結果、フィルターの動作温度を1600℃程度以下に抑えれば、高純度アルミナ材料が良好な耐食性を示すことがわかった。
    本研究では最後に、上記の充てん層フィルターを効果的に組み込んだ石炭火力発電システムを検討し、高温空気燃焼技術との組み合わせにより、画期的な低公害高効率の発電システムが構成可能となることを示した。

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