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Rotor 1
Original model
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 [1]:
@TechReport{hager1974design, 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}, note = {NASA-TM X-3041, url~: \url{https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018135}, 1974}}
Useful documents
- PDF of the NASA report : rotor1.pdf
- CSV file of the blade geometry : rotor1_original.csv
Geometry
The geometry of rotor 1 is described in the original NASA report by the following tables. The length are in inches and the angles in degrees.
Aerodynamic design
unit | values | |
---|---|---|
pressure ratio | [-] | 1.53 |
mass flow | [kg/s] | 33.5 |
tip speed | [m/s] | 350.8 |
tip solidity | [-] | 1.3 |
aspect ratio | [-] | 3.6 |
rotative speed | [rad/s] | 1381.25 |
Material properties
Rotor 1 is made of a 200-grade maraging steel
unité | valeurs | |
---|---|---|
alloy | [-] | 18-Ni-200-maraging |
Young's modulus | [GPa] | 180 |
density | [kg/m3] | 8000 |
Poisson's ratio | [-] | 0.3 |
yield stress | [GPa] | 1.38 |
First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh:
- (1F) : 940.8 rad/s / 149.7 Hz
- (1T) : 3479.2 rad/s / 553.7 Hz
- (2F) : 5530.2 rad/s / 880.2 Hz
CAD
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 [1]:
@TechReport{hager1974design , author = {Hager, Roy D. and Lewis, George W.}, 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}, year = {1974}, number = {NASA-TM X-3041}, url = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19740018135}, }
Documents utiles
- rapport technique original de la NASA (.pdf)
- fichier de paramètres géométriques (.csv), utilisable en entrée de OpenMCAD pour générer l'aube de référence
- modèles téléchargeables (lien vers projet Git)
Aube de référence
L'aube de référence est définie par des profils de type arcs circulaires multiples [2], donnés dans le rapport technique original de la NASA [1]. Les modèles associés sont obtenus avec le code open source OpenMCAD[3].
Géométrie
La géométrie du rotor 1 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] | 33,5 |
vitesse en tête | [m/s] | 350,8 |
solidité en tête | [-] | 1,3 |
allongement | [-] | 3,6 |
vitesse de rotation | [rad/s] | 1381,25 |
Propriétés matériau
Le matériau du rotor 1 est un alliage à base de nickel : un acier maraging de grade 200
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
Fréquences propres
Fréquences des trois premiers modes (noeuds du pied d'aube encastrés) pour le maillage :
Mode | Type | Pulsation propre (rad/sec) | Fréquence propre (Hz) |
---|---|---|---|
1 | 1F | 1018.5 | 162,1 |
2 | 1T | 3542.5 | 563,8 |
3 | 2F | 6094.7 | 970,0 |
Aube initiale
L'aube initiale est définie par des paramètres spécifiques obtenus à partir du modèle CAO de l'aube de référence. La géométrie de l'aube initiale est très proche de l'aube de référence
Fréquences propres
Fréquences des trois premiers modes (noeuds du pied d'aube encastrés),
- pour le maillage complet :
Mode | Type | Pulsation propre (rad/sec) | Fréquence propre (Hz) |
---|---|---|---|
1 | 1F | 1019.1 | 162,2 |
2 | 1T | 3539.3 | 563,3 |
3 | 2F | 6074.0 | 966,7 |
- pour le modèle réduit :
Mode | Type | Pulsation propre (rad/sec) | Fréquence propre (Hz) |
---|---|---|---|
1 | 1F | 1019.1 | 162,2 |
2 | 1T | 3540.8 | 563,5 |
3 | 2F | 6075.8 | 967,0 |
</tabs>
- public/modeles/rotor_01/accueil.1673890120.txt.gz
- Dernière modification : 2023/04/05 08:59
- (modification externe)