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 ===== About ===== ===== About =====
  
-<fc #6495ed>Rotor 3 is part of a research program to study study the effects of blade solidity on efficiency and stall margin.</fc>+Rotor 3 is part of a research program to study study the effects of blade solidity on efficiency and stall margin of an axial-flow compressor rotor.  It is one of a series of rotors designed with varying blade solidity achieved by changing the blade chord length : rotor 3 with a tip solidity of 1.3, rotor 4 with a tip solidity of 1.1 and rotor 5 with a tip solidity of 1.5.
  
-  * Original NASA technical report [(cite:hager1972performance>Hager. «Performance of a 1380-foot-per-second-tip-speed axial-flow compressor rotor with a blade tip solidity of 1.3 » 2013.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19720012341|pdf}})]:   +Results show that the pressure ratio, temperature ratio and efficiency of this rotor are higher than design predicted values because of the actual losses being generally lower than those assumed in the design.  
-<code>+ 
 +  * Original NASA technical report [(cite:hager1972performance>Hager. «Performance of a 1380-foot-per-second-tip-speed axial-flow compressor rotor with a blade tip solidity of 1.3 » 2013.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19720012341|pdf}})]:<code>
 @TechReport{hager1972performance, @TechReport{hager1972performance,
   author           = {Hager, Roy D and Janetzke, David C and Reid, Lonnie},   author           = {Hager, Roy D and Janetzke, David C and Reid, Lonnie},
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 <callout type="info" icon="true" title="Useful documents">  <callout type="info" icon="true" title="Useful documents"> 
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor03|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor03|downloadable models]] (Git project)
-  * {{ :public:modeles:rotor_03:rotor3.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf) +  * {{ :public:modeles:rotor_03:rotor3.pdf | NASA technical report}} (.pdf) 
-  * {{ :public: | 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.+  * {{ :public:modeles:rotor_03:rotor3_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> </callout>
  
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 ==== Aerodynamic design  ==== ==== Aerodynamic design  ====
  
-^                      ^  unit  ^ values  ^ +^                      ^  unit  ^ value  ^ 
-^ pressure ratio  |  [-]     | 1.65     | +^ pressure ratio  |  [-]        | 1.801     | 
-^ mass flow       |  [kg/s]  |      | +^ mass flow       |  [kg/s]     | 29    | 
-^ tip speed     |  [m/s]   |      | +^ tip speed     |  [m/s]        | 420.6  | 
-^ tip solidity     |  [-]     |       | +^ tip solidity     |  [-]       | 1.3    | 
-^ aspect ratio          |  [-]     |      | +^ aspect ratio          |  [-]  | 2.53   | 
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 16000  |+^ nominal rotation speed $\omega_n$  |  [rad/s]    | 1675.52  |
  
 ==== Material properties  ==== ==== Material properties  ====
  
-The material of rotor 3 is defined in the original NASA report. A 200-grade maraging steel is considered:+Rotor 3 is made of a 200-grade maraging steel, but the exact material properties are not provided in the NASA report. The following properties are 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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 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     |       |               1722.54        | 274,15                  | +| 1     | 1B     | 1722.54        | 274.15                  | 
-| 2     |       |             6548.96         | 1042,3                  | +| 2     | 2B    | 6548.96         | 1042.30                  | 
-| 3     |       |               8224.31        | 1308,94                  |+| 3     | 1T  | 8224.31        | 1308.94                  |
  
  
 +====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_03:campbell_eng_03_ref.png?500 }}
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal rotation speed ωₙ = 1 675.52 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_03:campbell_eng_03_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_03:campbell_03_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
  
 ===== Initial blade ===== ===== Initial blade =====
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 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     |     |           1728.06            | 275,029                  | +| 1     |1B     | 1728.06            | 275.029                  | 
-| 2     |     |             6559.27          | 1043,94                  | +| 2     |2B       | 6559.27          | 1043.94                  | 
-| 3     |     |                8243.04       | 1311,92                  |+| 3     |1T        | 8243.04       | 1311.92                  |
  
  
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 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     |     |         1728.11            | 275,038                  | +| 1     | 1B    | 1728.11                              | 275.04                  | 
-| 2     |     |           6561.34            | 1044,27                  | +| 2     | 2B    | 6561.34                              | 1044.27                 | 
-| 3     |     |             8245.298         | 1312,28                |+| 3     | 1T    | 8245.30                              | 1312.28                 |
  
  
 +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_03:campbell_eng_03_ini.png?500 }}
 +
 +
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal speed ωₙ = 1 675,52 rad/s), 
 +
 +initial blade (orange), reference blade (gray) </caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_03:campbell_eng_03_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_03:campbell_03_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
 </pane> </pane>
  
Ligne 153: Ligne 172:
  
  
-<fc #6495ed>Le rotor 3 fait partie d'un programme de recherche pour étudier les effets de la solidité des pales sur l'efficacité et la marge de décrochage.</fc>+Le rotor 3 fait partie d'un programme de recherche pour étudier les effets de la solidité des pales sur le rendement et la marge de décrochage d'un compresseur à flux axial. Il fait partie d'une série de rotors conçus avec une solidité d'aube variable obtenue en modifiant la longueur de la corde de l'aube : le rotor 3 possède 
 + une solidité en tête de 1.3, le rotor 4 possède une solidité en tête de 1.1 et le rotor 5 possède une solidité en tête de 1.5. 
  
-  * Rapport technique original [(cite:hager1972performance>)]:  +Les résultats montrent que le taux de compression, le ratio de température et le rendement du rotor 3 sont plus élevés que ceux prévus lors de la conception car les pertes effectives sont inférieures à celles estimées lors de la conception. 
-<code>+ 
 + 
 +  * Rapport technique original [(cite:hager1972performance>)]: <code>
 @TechReport{hager1972performance, @TechReport{hager1972performance,
-  auteur           = {Hager, Roy D and Janetzke, David C and Reid, Lonnie}, +  author           = {Hager, Roy D and Janetzke, David C and Reid, Lonnie}, 
-  date             = {1972},+  year            = {1972},
   institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},   institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
-  titre           = {Performance of a 1380-foot-per-second-tip-speed axial-flow compressor rotor with a blade tip solidity of 1.3}, +  title           = {Performance of a 1380-foot-per-second-tip-speed axial-flow compressor rotor with a blade tip solidity of 1.3}, 
-  numéro           = {NASA-TM X-2448},+  number           = {NASA-TM X-2448},
   url              = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19720012341},   url              = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19720012341},
 } }
Ligne 180: Ligne 202:
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor03|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor03|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
   * {{ :public:modeles:rotor_03:rotor3.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_03:rotor3.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)
-  * {{  | 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_03:rotor3_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 
 </callout> </callout>
  
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 ==== Caractéristiques aérodynamiques  ==== ==== Caractéristiques aérodynamiques  ====
 ^                      ^  unités   ^ valeurs                          ^ ^                      ^  unités   ^ valeurs                          ^
-^ taux de compression  |  [-]      | 1,65     | +^ taux de compression  |  [-]      | 1.801     | 
-^ débit massique       |  [kg/s]   |      | +^ débit massique       |  [kg/s]   | 29     | 
-^ vitesse en tête      |  [m/s]    |     | +^ vitesse en tête      |  [m/s]    | 420.6    | 
-^ solidité en tête     |  [-]      |       | +^ solidité en tête     |  [-]      | 1.3       | 
-^ allongement          |  [-]      |       | +^ allongement          |  [-]      | 2.53      | 
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 16000  |+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$ |  [rad/s]  | 1675.52  | 
  
 ==== Propriétés matériau  ==== ==== Propriétés matériau  ====
  
-Le matériau original du rotor 3 est défini dans le rapport de la NASA. Un acier maraging de grade 200 est considéré: +Le matériau du rotor 3 est un alliage à base de nickel : un acier maraging de grade 200, mais ses caractéristiques ne sont pas fournies. Les propriétés considérées sont : 
  
 ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^ ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^
Ligne 238: Ligne 261:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     |        | 1722.54                    | 274,15                 | +| 1     |1F       | 1722,54                    | 274,15                 | 
-| 2     |        |6548.96          | 1042,3                | +| 2     |2F      | 6548,96          | 1042,30                | 
-| 3     |        |8224.31      | 1308,94                 |+| 3     |1T       | 8224,31      | 1308,94                 |
  
 +====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_03:campbell_03_ref.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 675,52 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_03:campbell_03_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_03:campbell_03_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 254: Ligne 287:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     |     |           1728.06             | 275,029                 | +| 1     |1F       | 1728,06             | 275,04                 | 
-| 2     |     |            6559.27            | 1043,94                  | +| 2     |2F       | 6559,27            | 1043,94                  | 
-| 3     |     |           8243.04              | 1311,92                  |+| 3     |1T       | 8243,04              | 1311,92                  |
  
  
Ligne 262: Ligne 295:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     |     |        1728.11                | 275,038                  | +| 1     |1F       | 1728,11                | 275,03                  | 
-| 2     |     |             6561.34        | 1044,27                  | +| 2     |2F      | 6561,34        | 1044,27                  | 
-| 3     |     |               8245.298         | 1312,28                  |+| 3     |1T        | 8245,30         | 1312,28                  |
  
  
 </tabs> </tabs>
 +====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:
 +
 +{{ :public:modeles:rotor_03:campbell_03_ini.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 675,52 rad/s),
 +
 +aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_03:campbell_03_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_03:campbell_03_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 </pane> </pane>
  
  • public/modeles/rotor_03/accueil.1675356627.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)