Différences

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public:modeles:rotor_01:accueil [2023/01/16 15:06] – [Modifier - Pane] solenekojtychpublic:modeles:rotor_01:accueil [2024/08/05 15:41] (Version actuelle) – rafaelbarraud
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 <pane id="tab-en"> <pane id="tab-en">
  
-<btn type="warning" size="md" modal="modal_en">Downloadable files</btn>+<btn type="warning" size="md" modal="modal_en">Downloadable models</btn>
 <modal id="modal_en" title="Open access"> <modal id="modal_en" title="Open access">
-**[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/rotor1|Git project]]**+**[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor01|Git project]]**
 </modal>  </modal> 
  
  
  
-===== Original model =====+===== About =====
  
 Rotor 1 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. Rotor 1 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 [(cite:hager1974design>Hager. «Effect of damper on overall and blade-element performance of a compressor rotor having a tip speed of 1151 feet per second and an aspect ratio of 3.6 » 1974.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018135|pdf}})]: <code>@TechReport{hager1974design, +  * Original NASA technical report [(cite:hager1974design>Hager. «Effect of damper on overall and blade-element performance of a compressor rotor having a tip speed of 1151 feet per second and an aspect ratio of 3.6 » 1974.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018135|pdf}})]:  <code>@TechReport{hager1974design, 
-author      = {Hager, Roy D. and Lewis, George W.}, +  author           = {Hager, Roy D. and Lewis, George W.}, 
-title       = {Effect of damper on overall and blade-element performance of a compressor rotor having a tip speed of 1151 feet per second and an aspect ratio of 3.6}, +  institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States}, 
-institution = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States}, +  title            = {Effect of damper on overall and blade-element performance of a compressor rotor having a tip speed of 1151 feet per second and an aspect ratio of 3.6}, 
-note        = {NASA-TM X-3041, url~: \url{https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018135}, 1974}}  +  year             = {1974}, 
 +  number           = {NASA-TM X-3041}, 
 +  url              = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018135}, 
 +}
 </code> </code>
   * Pictures : <grid>   * Pictures : <grid>
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 </grid> </grid>
  
-===== Useful documents  =====+<callout type="info" icon="true" title="Useful documents">  
 +  * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor01|downloadable models]] (Git project) 
 +  * {{ :public:modeles:rotor_1:rotor1.pdf | NASA technical report}} (.pdf) 
 +  * {{ :public:modeles:rotor_1:rotor1_original.csv | geometrical parameters file}} (.csv), usable as input of OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes>Kojtych S., Batailly A. «OpenMCAD, an open blade generator: from Multiple-Circular-Arc profiles to Computer-Aided Design model» 2022. {{ https://hal.science/hal-03923093|code en libre accès}})] to generate reference blade models. 
 +</callout> 
 + 
 +===== Reference blade ===== 
 + 
 +The **reference blade** is defined with multiple-circular arc profiles[(cite:Crouse_1969_computer)] given in the original NASA report[(cite:hager1974design)]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-  * PDF of the NASA report : {{ :public:modeles:rotor_1:rotor1.pdf |}} 
-  * CSV file of the blade geometry : {{ :public:modeles:rotor_1:rotor1_original.csv |}} 
  
-===== Geometry =====+==== Geometry ====
  
-The geometry of rotor 1 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018135|original NASA report]]  by the following tables. The length are in inches and the angles in degrees.+The geometry of rotor 1 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018135|original NASA report]] by the following table. The lenghts are in inches and the angles in degrees.
 {{ :public:modeles:rotor_1:gene_aubes_nasa_geom_rotor1.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_1:gene_aubes_nasa_geom_rotor1.png?400 |}}
  
-===== Aerodynamic design  =====+==== Aerodynamic design  ====
  
-^                      ^  unit  ^ values  ^+^                      ^  unit  ^ value  ^
 ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.53     | ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.53     |
 ^ mass flow       |  [kg/s]  | 33.5     | ^ mass flow       |  [kg/s]  | 33.5     |
Ligne 52: Ligne 61:
 ^ tip solidity     |  [-]     | 1.3      | ^ tip solidity     |  [-]     | 1.3      |
 ^ aspect ratio          |  [-]     | 3.6     | ^ aspect ratio          |  [-]     | 3.6     |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 1381.25  |+^ nominal rotation speed $\omega_n$  |  [rad/s]  | 1381.25  |
  
-===== Material properties  =====+==== Material properties  ====
  
-Rotor 1 is made of a 200-grade maraging steel +The material of rotor 1 is not defined in the original NASA report. A 200-grade maraging steel is considered:
  
-^                         ^  unité    ^ valeurs             ^+^                         ^  unit    ^ value             ^
 ^ alloy                |  [-]      | 18-Ni-200-maraging  | ^ alloy                |  [-]      | 18-Ni-200-maraging  |
 ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 180                 | ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 180                 |
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 ^ yield stress        |  [GPa]    | 1.38                | ^ yield stress        |  [GPa]    | 1.38                |
  
-First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh: +==== CAD model ====
-     - <fc #c0c0c0>(1F)</fc> : 940.8 rad/s  / 149.7 Hz +
-     - <fc #c0c0c0>(1T)</fc> : 3479.2 rad/s / 553.7 Hz +
-     - <fc #c0c0c0>(2F)</fc> : 5530.2 rad/s / 880.2 Hz+
  
 +The CAD model is computed with the open source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== CAD =====+<grid> 
 +<col md="2"> 
 +</col> 
 +<col md="4"> 
 +{{ :public:modeles:rotor_01:1_intra.png?200 |}} 
 + <caption>pressure side</caption> 
 +</col> 
 +<col md="4"> 
 +{{ :public:modeles:rotor_01:1_extra.png?200 |}} 
 +<caption>suction side</caption> 
 +</col> 
 +<col md="2"> 
 +</col> 
 +</grid>
  
-{{ :public:modeles:rotor_1:gene_aubes_nasa_rotor1_cao.png?300 |}} 
  
 +==== Natural frequencies ====
  
 +
 +First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh computed with OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)]:
 +
 +^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
 +| 1     | 1B    | 1018.50                       | 162.10                  |
 +| 2     | 1T    | 3542.50                      | 563.80                  |
 +| 3     | 2B    | 6094.70                      | 970                  |
 +
 +====Campbell diagram====
 +Evolution of the natural frequencies of the first 3 vibration modes, as a function of rotation speed, for the mesh computed with OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)]:
 +{{ :public:modeles:rotor_01:campbell_eng_01_ref.png?500 }}
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal rotation speed ωₙ = 1 381.25 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_01:campbell_eng_01_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_01:campbell_01_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
 +
 +
 +===== Initial blade =====
 +
 +The **initial blade** is defined with in-house LAVA parameters[(cite:Kojtych_2022_Methodology)] computed from the reference blade CAD model. The initial blade is usually used as starting point for an optimization process. Its geometry is similar to the one of the reference blade.
 +
 +
 +
 +
 +==== Natural frequencies ====
 +
 +First three natural frequencies (with clamped root)
 +
 +  * from the whole mesh:
 +
 +^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
 +| 1     | 1B    | 1019.10                       | 162.20                  |
 +| 2     | 1T    | 3539.30                       | 563.30                  |
 +| 3     | 2B    | 6074                       | 966.70                  |
 +
 +
 +  * from the reduced order model:
 +
 +^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
 +| 1     | 1B    | 1019.10                      | 162.20                  |
 +| 2     | 1T    | 3540.80                      | 563.50                  |
 +| 3     | 2B    | 6075.80                      | 967                  |
 +
 +====Campbell diagram====
 +Comparison of the evolution of the natural frequencies of the first 3 vibration modes, as a function of rotation speed for the initial and the reference blade:
 +
 +{{ :public:modeles:rotor_01:campbell_eng_01_ini.png?500 }}
 +
 +
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal speed ωₙ = 1 381.25 rad/s), 
 +
 +initial blade (orange), reference blade (gray) </caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_01:campbell_eng_01_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_01:campbell_01_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
 </pane> </pane>
 +
 +
 +
 <pane id="tab-fr"> <pane id="tab-fr">
  
Ligne 82: Ligne 160:
  
 <modal id="modal_fr" title="Libre accès"> <modal id="modal_fr" title="Libre accès">
-**[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/rotor01|lien vers le projet Git]]**+**[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor01|lien vers le projet Git]]**
 </modal> </modal>
 +
 +
  
 ===== À propos ===== ===== À propos =====
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 Le rotor 1 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. Le rotor 1 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 [(cite:hager1974design>Hager. «Effect of damper on overall and blade-element performance of a compressor rotor having a tip speed of 1151 feet per second and an aspect ratio of 3.6 » 1974. NASA-TM X-3041. {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018135|pdf}})]: <code>@TechReport{hager1974design,+  * Rapport technique original [(cite:hager1974design>)]: <code>@TechReport{hager1974design,
   author           = {Hager, Roy D. and Lewis, George W.},   author           = {Hager, Roy D. and Lewis, George W.},
   institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},   institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
Ligne 110: Ligne 190:
  
 <callout type="info" icon="true" title="Documents utiles">  <callout type="info" icon="true" title="Documents utiles"> 
-  * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/rotor01|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)+  * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor01|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
   * {{ :public:modeles:rotor_1:rotor1.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_1:rotor1.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)
   * {{ :public:modeles:rotor_1:rotor1_original.csv | fichier de paramètres géométriques}} (.csv), utilisable en entrée de OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes>Kojtych S., Batailly A. «OpenMCAD, an open blade generator: from Multiple-Circular-Arc profiles to Computer-Aided Design model» 2022. {{ https://hal.science/hal-03923093|code en libre accès}})] pour générer l'aube de référence    * {{ :public:modeles:rotor_1:rotor1_original.csv | fichier de paramètres géométriques}} (.csv), utilisable en entrée de OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes>Kojtych S., Batailly A. «OpenMCAD, an open blade generator: from Multiple-Circular-Arc profiles to Computer-Aided Design model» 2022. {{ https://hal.science/hal-03923093|code en libre accès}})] pour générer l'aube de référence 
Ligne 128: Ligne 208:
  
 ==== Caractéristiques aérodynamiques  ==== ==== Caractéristiques aérodynamiques  ====
-^                      ^  unités   ^ valeurs                          ^+^                      ^  unité    ^ valeurs  ^
 ^ taux de compression  |  [-]      | 1,53     | ^ taux de compression  |  [-]      | 1,53     |
 ^ débit massique       |  [kg/s]   | 33,5     | ^ débit massique       |  [kg/s]   | 33,5     |
Ligne 134: Ligne 214:
 ^ solidité en tête     |  [-]      | 1,3      | ^ solidité en tête     |  [-]      | 1,3      |
 ^ allongement          |  [-]      | 3,6      | ^ allongement          |  [-]      | 3,6      |
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 1381,25  |+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$  |  [rad/s]  | 1381,25  |
  
 ==== Propriétés matériau  ==== ==== Propriétés matériau  ====
Ligne 155: Ligne 235:
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{ :public:modeles:rotor_1:1_intra.png?200 |}}+{{ :public:modeles:rotor_01:1_intra.png?200 |}}
  <caption>intrados</caption>  <caption>intrados</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{ :public:modeles:rotor_1:1_extra.png?200 |}}+{{ :public:modeles:rotor_01:1_extra.png?200 |}}
 <caption>extrados</caption> <caption>extrados</caption>
 </col> </col>
Ligne 171: Ligne 251:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F    | 1018,5                       | 162,1                  | +| 1     | 1F    | 1018,50                       | 162,10                  | 
-| 2     | 1T    | 3542,5                      | 563,8                  | +| 2     | 1T    | 3542,50                      | 563,80                  | 
-| 3     | 2F    | 6094,7                      | 970,0                  |+| 3     | 2F    | 6094,70                      | 970                  |
  
 +====Diagramme de Campbell====
 +Évolution des fréquences propres des 3 premiers modes, en fonction de la vitesse de rotation, pour le maillage obtenu avec OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)]: 
 +{{ :public:modeles:rotor_01:campbell_01_ref.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 381,25 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_01:campbell_01_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_01:campbell_01_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 187: Ligne 277:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F    | 1019,1                       | 162,2                  | +| 1     | 1F    | 1019,10                       | 162,20                  | 
-| 2     | 1T    | 3539,3                       | 563,3                  | +| 2     | 1T    | 3539,30                       | 563,30                  | 
-| 3     | 2F    | 6074,0                       | 966,7                  |+| 3     | 2F    | 6074                       | 966,70                  |
  
  
Ligne 195: Ligne 285:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F    | 1019,1                      | 162,2                  | +| 1     | 1F    | 1019,10                      | 162,20                  | 
-| 2     | 1T    | 3540,8                      | 563,5                  | +| 2     | 1T    | 3540,80                      | 563,50                  | 
-| 3     | 2F    | 6075,8                      | 967,0                  |+| 3     | 2F    | 6075,80                      | 967                  |
  
 +====Diagramme de Campbell====
 +Comparaison de l'évolution des fréquences propres des 3 premiers modes, en fonction de la vitesse de rotation, pour l'aube initiale et de référence:
  
-</tabs>+{{ :public:modeles:rotor_01:campbell_01_ini.png?500 }} 
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 381,25 rad/s), 
 + 
 +aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption> 
 + 
 +  * {{ :public:modeles:rotor_01:campbell_01_ini.pdf |graphique (.pdf)}} 
 +  * {{ :public:modeles:rotor_01:campbell_01_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 </pane> </pane>
 +</tabs>
 +
  
  
  • public/modeles/rotor_01/accueil.1673899597.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)