豊橋技術科学大学

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横山　博史（よこやま　ひろし）

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所属 機械工学系
職名 教授
専門分野 流体工学，空力音響学，数値流体力学, 熱音響工学
学位 博士 (工学)（東京大学）
所属学会 日本機械学会, 自動車技術会, 可視化情報学会, 日本流体力学会, AIAA (アメリカ航空宇宙学会)
E-mail h-yokoyama@me
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web https://ec.me.tut.ac.jp/
研究者情報（researchmap） 研究者情報

研究紹介

研究概要

低環境負荷な流体機器および輸送機関の実現に向けた研究を行っている．機器の省エネルギー化, 低騒音化に向けた力学現象の解明および流体制御，排熱や騒音エネルギーの有効活用，効果的なCO2回収技術の構築を目指している．流体, 音, 熱, 電気, 構造振動などが相互に関係するマルチスケールな融合的研究を実験および大規模数値解析から進めている.

略歴

2010年東京大学大学院工学系研究科博士後期課程にて，キャビティ音に関する研究で博士 (工学) 取得. その後，豊橋技術科学大学にて2010年より助教, 准教授を務め, 2023年同大学教授. Southampton大学 (英) に2015年より1年間留学. 東京大学リサーチフェロー兼務. 2019年文部科学大臣表彰若手科学者賞受賞.

主な研究テーマ

以下の課題に対して，大規模解析と実験両方を実施し，力学現象の解明と技術開発に取り組んでいる.

  1. ファン・圧縮機など流体機械や高速輸送機関における高い空力特性と低騒音化の両立を目的とした研究 ．
  2. プラズマアクチュエータなどを用いた電気的な流体制御．
  3. 騒音エネルギーや排熱の利用を目指した熱音響現象の応用に関する研究．
  4. 物理吸着を利用したCO2回収技術の開発.

テーマ1：空力音の発生機構の解明と制御

概要
キャビティ周りの渦構造と発生音

　飛行機，高速車両，自動車などの輸送機関やファンなどの流体機械の周りでは渦の変形などの流れの非定常現象により空力騒音が発生する．こうした空力騒音の発生機構の解明および低減手法の確立を目指し，風洞実験および流れと音の直接計算を両輪とし，研究を行っている．流体機械では，空力騒音とともに空力特性の向上も課題である．空力音響場を高精度に予測可能なプログラム (AADNS) の開発も行っている.

主な業績
  1. H. Yokoyama, K. Minowa, K. Orito, M. Nishikawara, H. Yanada, Compressible Simulation of Flow and Sound around a Small Axial-Flow Fan with Flow through Casing Slits, Journal of Fluids Engineering, Transactions of the ASME, 142(10), 101215, pp.1-10, 2020
  2. H. Yokoyama, A. Miki, H. Onitsuka, A. Iida, "Direct numerical simulation of fluid-acoustic interactions in a recorder with tone holes", Journal of the Acoustical Society of America, 138(2) 858-873, 2015
  3. H. Yokoyama, K. Kitamiya, and A. Iida, Flows around a cascade of flat plates with acoustics resonance, Physics of Fluids, 25(10), 106104, 2013.
  4. H. Yokoyama and C. Kato, Fluid-acoustic interactions in self-sustained oscillations in turbulent cavity flows. I. Fluid-dynamic oscillations, Physics of Fluids 21, 105103, 2009.

キーワード

空力騒音， 空力音響解析， フィードバック音， 風洞実験

テーマ2：電気流体力学現象や熱音響現象を利用した流体制御

概要
軸流ファン周りの流れのプラズマアクチュエータによる制御

　革新的・高機能な流体機器の開発を目指し，プラズマアクチュエータなどを用いた流れ場および音場の電気的制御手法について開発を進めている．熱エネルギーと音響エネルギーの交換現象である熱音響現象と空力音響現象が連成して生じる現象の解明にも取り組んでいる．

主な業績
  1. Hiroshi Yokoyama, Nobuaki Nagao, Kazuma Tokai, Masahito Nishikawara, Control of Flow and Acoustic Fields Around an Axial Fan Utilizing Plasma Actuators, Transactions of the ASME, Journal of Fluids Engineering, 147(1), 011201, 2024. DOI:10.1115/1.4066112
  2. H. Yokoyama, Y. Omori, M. Kume, M. Nishikawara, H. Yanada, Simulation of thermoacoustic heat pump effects driven by acoustic radiation in a cavity flow, International Journal of Heat and Mass Transfer, 185, 122424, pp.1-17, 2022
  3. H. Yokoyama, K. Otsuka, K. Otake, M. Nishikawara, H. Yanada, Control of Cavity Flow with Acoustic Radiation by an Intermittently Driven Plasma Actuator, Physics of Fluids, 32(10),106104, pp.1-20, 2020

キーワード

流体制御, プラズマアクチュエータ, 熱音響現象, 電気流体力学

テーマ3：二酸化炭素物理吸着に関する研究

概要
音響加振によるCO2吸着促進効果の評価

種々のプラントから排出される気流中のCO2削減を目的とし, 物理吸着を利用したCO2分離回収技術の確立に向けた研究を行っている．

主な業績
  1. H. YOKOYAMA, K. Mochizuki, M. Nishikawara, Promotion of carbon dioxide adsorption using a zeolite-coated monolith with acoustic excitation, Bulletin of the JSME, Journal of Fluid Science and Technology, 19 (3), 24-00119, 2024
  2. H. Yokoyama, Y. Hirose, A. Iida，Effective mixing and aeration in a bioreactor with Taylor vortex flow, Mechanical Engineering Letters, 2(16-00412) 1-9, 2016

キーワード

CO2分離，物理吸着, バイオリアクター

担当授業科目名(科目コード)

〇流体力学 (B11620110)
〇流体エネルギー変換 (B11624090)
〇数値流体力学 (M21624170)
〇Advanced Fluid and Energy Engineering (M41630540)
〇環境工学特論 (D31030080)

その他（受賞、学会役員等）

受賞歴

  1. 永井科学技術財団 第40回永井学術賞, 2023/3/2, 「熱音響ヒートポンプによる空力騒音のエネルギーハーベストに関する研究題目」
  2. 文部科学省 文部科学大臣表彰 若手科学者賞, 2019/4/17, 「高精度直接解析による流れと音の連成現象を伴う空力音の研究」Press (pdf)
  3. 自動車技術会 浅原賞学術奨励賞, 2018/5/24
  4. 日本機械学会賞 (論文), 2012/4/20
  5. 日本機械学会 奨励賞 (研究), 2011/4/21「流れと音の直接計算を用いたキャビティ音の発生機構の研究」

学会役員(今年度)

  1. 日本流体力学会代議員
  2. 自動車技術会, 本部理事・中部支部理事
  3. 可視化情報学会 代議員
  4. 日本機械学会東海支部商議員, 幹事
  5. Journal of Fluid Science and Technology, Editorial team

研究シーズ

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