FUJISAWA, Nobumichi

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Affiliation

Faculty of Science and Engineering, School of Fundamental Science and Engineering

Job title

Assistant Professor(without tenure)

Degree 【 display / non-display

  • Waseda University   Doctor of engineering

Professional Memberships 【 display / non-display

  •  
     
     

    ガスタービン学会

  •  
     
     

    日本機械学会

 

Research Areas 【 display / non-display

  • Fluid engineering

Research Interests 【 display / non-display

  • Fluid Engineering

Papers 【 display / non-display

  • Unsteady behavior and mechanism of a rotating stall in a centrifugal compressor with vaneless diffuser

    Nobumichi FUJISAWA, Hiroshi MIIDA, Kenta TAJIMA, Yutaka OHTA

    Transactions of the JSME (in Japanese)   87 ( 894 ) 20 - 00364  2021

    DOI

  • Generation Mechanism of Diffuser Stall in a Centrifugal Compressor with Vaneless Diffuser

    Nobumichi Fujisawa, Kenta Tajima, Hiroshi Miida, Yutaka Ohta

    Journal of the Global Power and Propulsion Society   4   190 - 201  2020.12

     View Summary

    The generation mechanism of a diffuser stall in a centrifugal compressor with a vaneless diffuser was investigated by experimental and computational analyses. The diffuser stall generated as the mass flow rate decreased. The diffuser stall cell rotated at 25-30 % of the impeller rotational speed, with diffuser stall fluctuations observed at 180° from the cutoff. The diffuser stall fluctuation magnitude gradually increased near the cutoff. According to the CFD analysis, the mass flow fluctuations at the diffuser exit showed a low mass flow region, rotating at approximately 25% of the impeller rotational speed. They began at 180° from the cutoff and developed as this region approached the cutoff. Therefore, the diffuser stall could be simulated by CFD analysis. First, the diffuser stall cell originated at 180° from the cutoff by interaction with boundary separation and impeller discharge vortex. Then, the diffuser stall cell further developed by boundary separation accumulation and the induced low velocity area The low velocity region formed a blockage across the diffuser passage span. The diffuser stall cell expanded due to boundary separation caused by a positive flow angle. Finally, the diffuser stall cell vanished when it passed the cutoff, because mass flow recovery occurred.

    DOI

  • The Unsteady Behavior of Diffuser Stall in a Centrifugal Compressor With Vaneless Diffuser

    Hiroshi Miida, Kenta Tajima, Nobumichi Fujisawa, Yutaka Ohta

    Volume 1: Fluid Applications and Systems; Fluid Measurement and Instrumentation    2020.07

     View Summary

    <title>Abstract</title>
    The unsteady diffuser stall behavior in a centrifugal compressor with a vaneless diffuser was investigated by experimental and computational analyses. The diffuser stall generated as the mass flow rate decreased. The diffuser stall cell rotated at 25–30% of the impeller rotational speed, with diffuser stall fluctuations observed at 180° from the cutoff. The diffuser stall fluctuation magnitude gradually increased near the cutoff. Based on diffuser inlet velocity measurements, the diffuser stall fluctuations generated near both the shroud and hub sides, and the diffuser stall appeared at 180° and 240° from the cutoff. According to the CFD analysis, the mass flow fluctuations at the diffuser exit showed a low mass flow region, rotating at approximately 25% of the impeller rotational speed. They began at 180° from the cutoff and developed as this region approached the cutoff. Therefore, the diffuser stall could be simulated by CFD analysis. First, the diffuser stall cell originated at 180° from the cutoff by interaction with boundary separation and impeller discharge vortex. Then, the diffuser stall cell further developed by boundary separation accumulation and the induced low velocity area, located at the stall cell center. The low velocity region formed a blockage across the diffuser passage span. The diffuser stall cell expanded in the impeller rotational direction due to boundary separation caused by a positive flow angle. Finally, the diffuser stall cell vanished when it passed the cutoff, because mass flow recovery occurred.

    DOI

  • Effect of Forward-Swept Rotor on Stall Margin in an Axial Flow Compressor at Distorted Inflow Condition

    Kyonosuke Hamaguchi, Yuu Sakata, Nobumichi Fujisawa, Yutaka Ohta, Dai Kato

    International Journal of Gas Turbine, Propulsion and Power Systems   11 ( 4 ) 13 - 21  2020

    DOI

  • Rotor Performance of an Axial Flow Compressor at Free and Highly Loaded Windmilling Conditions

    Wenbo Zhang, Nobumichi Fujisawa, Yutaka Ohta, Takashi Goto, Dai Kato

    International Journal of Gas Turbine, Propulsion and Power Systems   11 ( 2 ) 17 - 26  2020

    DOI

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Books and Other Publications 【 display / non-display

  • 流体の力学

    太田 有, 藤澤 信道

    共立出版  2020.03 ISBN: 4320082230

    ASIN

Awards 【 display / non-display

  • 2018 ASME Turbo Expo Best Paper

    2019.06  

  • ターボ機械協会第76回北見講演会 若手優秀講演賞

    2016.09  

  • 日本機械学会三浦賞

    2015.03  

  • 第42回日本ガスタービン学会学生優秀講演賞

    2014.10  

  • 日本機械学会畠山賞

    2013.03  

Research Projects 【 display / non-display

  • The influence of non-axisymmetric geometry on the generation mechanism of rotating stall in a centrifugal compressor and the experimental validation

    Project Year :

    2019.04
    -
    2023.03
     

  • Stall Control and Transition Process from Diffuser Stall to Stage Stall in a Centrifugal Compressor with a Vaned Diffuser

    Project Year :

    2016.08
    -
    2018.03
     

     View Summary

    The centrifugal compressors with vaned diffusers, compared to vaneless diffusers, are prone to unstable phenomena, such as surges and rotating stalls. The operating range of centrifugal compressors with vaned diffuser is limited by surges and rotating stalls, which can potentially cause serious accidents. Especially, the rotating stall can be recognized as a precursor of surge in the impeller or diffuser passage. Therefore, a better understanding of the physics of the rotating stalls leading to a surge is important in predicting of the surge and for the improvement of the stall margin and the control of rotating stall.This study investigates the evolution process of the diffuser rotating stall in a vaned diffuser of a centrifugal compressor during off-design operation by both experimental and numerical analysis. We revealed the transition characteristics of rotating stalls and the detailed vertical structure of the diffuser stall evolution

Presentations 【 display / non-display

  • Behavior of Vaneless Diffuser Stall in a Centrifugal Compressor

    Yuki Agari, Yoshifumi Yamao, Nobumichi Fujisawa, Yutaka Ohta

    Asian Congress on Gas Turbine 2020 

    Presentation date: 2021.08

  • Rotating Mechanism of Diffuser Stall in a Centrifugal Compressor with Vaneless Diffuser

    Nobumichi Fujisawa, Yuki Agari, Yoshifumi Yamao, Yutaka Ohta

    ASME 2021 Turbo Expo 

    Presentation date: 2021.06

  • 軸流圧縮機のウインドミル条件における非定常流れに翼端隙間が及ぼす影響

    関野諒輔, 藤澤信道, 太田有

    第34回数値流体力学シンポジウム 

    Presentation date: 2020.11

  • 軸流圧縮機の流入条件および翼蛋隙間の大きさの違いによる失速初生形態への影響

    荒田康太朗, 藤澤信道, 太田有, 加藤大

    日本機械学会第98期流体工学部門講演会 

    Presentation date: 2020.11

  • Effect of Unsteady Vortex Behavior on Noise Characteristics in a Centrifugal Compressor

    Kenta Tajima, Hiroshi Miida, Nobumichi Fujisawa, Yutaka Ohta

    ISROMAC 2020 

    Presentation date: 2020.11

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Specific Research 【 display / non-display

  • 遠心圧縮機の羽根無しディフューザ部に発生する旋回失速の発生機構の実験的調査

    2020  

     View Summary

    本研究では、遠心圧縮機の幾何形状がもたらす非軸対称性により羽根無しディフューザ部で発生するディフューザ旋回失速の初生機構およびその内部構造を実機計測より解明することを目的とした。ディフューザ流路壁面での壁面圧力測定と流路内での流速測定の同時計測を行い、得られた波形に対して失速セルの旋回周波数にてアンサンブル平均を施した。失速セル前縁にて発達するハブ・シュラウド交互に形成される境界層剥離とケーシングからの逆流が干渉することにより、ディフューザ失速は初生・成長することが明らかとなった。また、数値解析より得られた旋回失速周りの流動構造と同様な傾向が得られることも合わせて確認された。

  • 遠心圧縮機においてサージ点近傍にて発生する旋回失速の拡大機構の解明

    2018  

     View Summary

    本研究は遠心圧縮機において,サージ点近傍にて発生する旋回失速の拡大機構を実機計測から調査したものである.特に,渦型室が形成する非軸対称の圧力場が旋回失速の初生位置に与える影響を調査した.ディフューザ壁面圧力を周方向に複数流路で測定した結果,運転点に関わらず舌部近傍でディフューザ出口において静圧が上昇することが分かった.失速点において,舌部における静圧上昇の影響により舌部に近いディフューザ流路スロート部にてブロッケージの形成による局所的な圧力上昇が確認できた.以上の結果より,旋回失速の初生箇所と渦型室の非軸対称の圧力場との関係が明らかとなった.

  • 遠心圧縮機においてサージ点近傍で発生する失速過渡現象の構造解明とその制御

    2018  

     View Summary

    本研究は遠心圧縮機において,サージ点近傍で発生する失速過渡現象の構造解明およびその制御を目的とし,数値解析の観点から調査したものである.特に,失速セルがディフューザ流路から羽根車流路側へと拡大していく過渡現象を調査した.非定常DES解析の結果,舌部近傍での圧力上昇によりディフューザ流路スロート部で発生したブロッケージを起点として,羽根車流路への強い逆圧力勾配が形成されることが分かった.また,その逆圧力勾配により,羽根車正圧面後縁において剥離渦および羽根車スロート部での縦渦が成長し失速セルを構成する.以上の結果より,旋回失速の過渡状態における成長過程を明らかにした.

  • 遠心圧縮機ディフューザに発生する旋回失速の構造調査

    2017  

     View Summary

    本研究は遠心圧縮機において,部分流量運転時に発生する旋回失速の発生機構を実機計測および数値解析の両面から調査したものである.ディフューザ案内羽根前縁部シュラウド側で発生する竜巻型の渦および負圧面コーナー部での縦渦からなるディフューザ失速は,ディフューザ流路スロート部で発生するブロッケージと干渉し拡大した後に,段失速へと成長する.また,圧縮機子午面方向の壁面圧力測定より,案内羽根スロート部で段失速の初生が確認された後にディフューザ入口部から上流側での圧力上昇を伴いながら,圧縮機全体へと拡大していくことを明らかにした.以上の結果より,旋回失速の初生箇所およびその拡大機構が明らかとなった.

  • 遠心圧縮機において部分流量運転時に発生する非定常流動現象の解明

    2016  

     View Summary

    本研究は遠心圧縮機において,部分流量運転時に発生する旋回失速の発生構造を実機計測および数値解析の両面から調査したものである.ディフューザ案内羽根前縁部シュラウド側で発生する竜巻型の渦が,負圧面コーナー部で渦を誘起し,隣接翼へと干渉しながら旋回する.以上の規則的な渦群の旋回が,ディフューザ失速の発生要因であることを明らかにした.さらに流量を減じると,案内羽根前縁部シュラウド側で旋回していたディフューザ失速がハブ側へと移行し,羽根車流路へと拡大し,段全体での失速へと陥る過渡現象を見出した.また,案内羽根スロート部の渦がハブ側にて拡大することが,上記の過渡現象の一要因であることを示唆した.

 

Syllabus 【 display / non-display

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