Table des matières

Rotor 2

This model is not public, as there were problems in the computation of eigenfrequencies with code Aster (see the bottom of the page).

About

Rotor 2 is part of a research program to study aspect ratio because the use of high aspect ratio blading can lead to a decrease in the axial length of compressors and therefore a reduction of their size and weight. To investigate the effects of aspect ratio on compressor range and efficiency, two transonic rotors (rotor 1 and 2) were designed and tested. The variation in aspect ratio was based on a change in aerodynamic chord, and the solidity was kept the same by varying the number of blades.

  • Original technical report [1]: 
    @TechReport{reid1974design,
  author           = {Reid, L. and Tysl, Edward R.},
  date             = {1974},
  institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
  title            = {Performance of a transonic compressor rotor with an aspect ratio of 6.5},
  number           = {NASA-TN D-7662},
  url              = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018136},
  }
  • Picture :

Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018136 p.61

Useful documents

Reference blade

The reference blade is defined with multiple-circular arc profiles[3] given in the original NASA report[4]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD[2].

Geometry

The geometry of rotor 2 is described in the original NASA report by the following tables. The length are in inches and the angles in degrees.

Aerodynamic design

unit value
pressure ratio [-] 1.53
mass flow [kg/s] 30.7
tip speed [m/s] 350.8
tip solidity [-] 1.3
aspect ratio [-] 6.5
rotative speed [rad/s] 1381.25

Material properties

The material of rotor 2 is not defined in the original NASA report. A 200-grade maraging steel is considered:

unit value
alloy [-] 18-Ni-200-maraging
Young's modulus [GPa] 180
density [kg/m3] 8000
Poisson's ratio [-] 0.3
yield stress [GPa] 1.38

CAD model

The CAD model is computed with the open source code OpenMCAD[2].

pressure side
suction side

Natural frequencies

First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh computed with OpenMCAD[2]:

Currently not available because of a problem to compute them with aster from the mesh of the reference blade.
Ce modèle n'est pas public, en raison de problèmes sur le calcul des fréquences propres avec code Aster (voir bas de page)

À propos

Le rotor 2 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier l’allongement des aubes, car l'utilisation d’un fort allongement peut conduire à une diminution de la longueur axiale des compresseurs et donc à une réduction de leur taille et poids. Pour étudier les effets de cet allongement sur les rendements des compresseurs, deux rotors transsoniques (rotor 1 et 2) ont été conçus et testés. La variation d’allongement entre ces deux rotors a été effectuée grâce à une modification de la corde aérodynamique et la solidité a été maintenue identique en faisant varier le nombre d'aubes.

  • Rapport technique original [1]: 
    @TechReport{reid1974design,
  author           = {Reid, L. and Tysl, Edward R.},
  date             = {1974},
  institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
  title            = {Performance of a transonic compressor rotor with an aspect ratio of 6.5},
  number           = {NASA-TN D-7662},
  url              = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018136},
  }
  • Photographie :

Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018136 p.61

Documents utiles

Aube de référence

L'aube de référence est définie par des profils de type arcs circulaires multiples[3], donnés dans le rapport technique original de la NASA[4]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD[2].

Géométrie

La géométrie du rotor 2 est décrite dans le rapport d'origine de la NASA par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en pouces et en degrés.

Caractéristiques aérodynamiques

unités valeurs
taux de compression [-] 1,53
débit massique [kg/s] 30,7
vitesse en tête [m/s] 350,8
solidité en tête [-] 1,3
allongement [-] 6.5
vitesse de rotation [rad/s] 1381,25

Propriétés matériau

Le matériau original du rotor 2 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. Un acier maraging de grade 200 est considéré:

unité valeurs
alliage [-] 18-Ni-200-maraging
module d'Young [GPa] 180
masse volumique [kg/m3] 8000
coefficient de Poisson [-] 0,3
limite élastique [GPa] 1,38

Modèle CAO

intrados
extrados

Fréquences propres

Fréquences des trois premiers modes (noeuds du pied d'aube encastrés) pour le maillage obtenu avec OpenMCAD[2] :

Il y a actuellement un problème sur le calcul des fréquences propres dans Aster.

</tabs>

1. a, b Reid. «Performance of a transonic compressor rotor with an aspect ratio of 6.5 » 1974. pdf
2. a, b, c, d, e, f, g Kojtych S., Batailly A. «OpenMCAD, an open blade generator: from Multiple-Circular-Arc profiles to Computer-Aided Design model» 2022. code en libre accès
3. a, b Crouse et al. «A computer program for composing compressor blading from simulated circular-arc elements on conical surfaces » 1969. NASA-TN-D-5437. pdf