Différences

Ci-dessous, les différences entre deux révisions de la page.

--- public:modeles:rotor_07:accueil [2023/03/19 18:34] – [À propos] ikrambeghdadi
+++ public:modeles:rotor_07:accueil [2024/08/05 15:48] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
@@ Ligne 10: / Ligne 10: @@
 **[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor07|Git project]]**
 </modal>
-===== Original model =====
+===== About =====
 Rotor 7 is part of a research program to study the effects of blade shape on efficiency and stall margin. A series of transonic rotors, including rotor 6 and 7, was designed with the same exit total pressure distribution to investigate the effects of blade shape.
-  * Original technical report [(cite:urasek1972design>Urasek. «Performance of tandem-bladed transonic compressor rotor with tip speed of 1375 feet per second » 1972.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19720011123|pdf}})]: <code>@TechReport{urasek1972design,
+  * Original technical report [(cite:urasek1972design>Urasek D. C, Janetzke D. C. «Performance of tandem-bladed transonic compressor rotor with tip speed of 1375 feet per second » 1972.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19720011123|pdf}})]: <code>@TechReport{urasek1972design,
   author           = {Urasek, Donald C. and Janetzke, David C.},
   date             = {1972},
@@ Ligne 27: / Ligne 27: @@
 {{ :public:modeles:rotor_7:gene_aubes_nasa_image_rotor7.png?300 |}}
 <caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19720011123 p.58 </caption>
 <callout type="info" icon="true" title="Useful documents">
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor07|downloadable models]] (Git project)
-  * PDF of the NASA report : {{ :public:modeles:rotor_7:rotor7.pdf |}}
+  * {{ :public:modeles:rotor_7:rotor7.pdf | NASA technical report}} (.pdf)
-  * CSV file of the blade geometry : {{ :public:modeles:rotor_7:rotor7_original.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_7:rotor7_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|open source code}})] 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:urasek1972design)]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
-===== Geometry =====
+==== Geometry ====
 The geometry of rotor 7 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19720011123|original NASA report]]  by the following tables. The length are in inches and the angles in degrees.
 {{ :public:modeles:rotor_7:gene_aubes_nasa_geom_rotor7.png?400 |}}
-===== Aerodynamic design  =====
+==== Aerodynamic design  ====
-^                      ^  unit  ^ values  ^
+^                      ^  unit  ^ value  ^
 ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.65    |
 ^ mass flow       |  [kg/s]  | 29.6    |
@@ Ligne 52: / Ligne 54: @@
 ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.5     |
 ^ number of blades         |  [-]     | 47    |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 1675.51 |
+^ nominal rotation speed $\omega_n$  |  [rad/s]  | 1675.51 |
-===== Material properties  =====
+==== Material properties  ====
 The material of rotor 7 is not defined in the original NASA report. A 200-grade maraging steel is considered:
-^                         ^  unité    ^ valeurs             ^
+^                         ^  unit    ^ value             ^
 ^ alloy                |  [-]      | 18-Ni-200-maraging  |
 ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 180                 |
@@ Ligne 75: / Ligne 77: @@
 </col>
 <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_07:7_intra.png?200|}}
+{{ :public:modeles:rotor_07:7_intra.png?200 |}}
  <caption>pressure side</caption>
 </col>
 <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_07:7_extra.png?200|}}
+{{ :public:modeles:rotor_07:7_extra.png?200 |}}
 <caption>suction side</caption>
 </col>
@@ Ligne 94: / Ligne 96: @@
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
 | 1     |1B        | 1640.16                      | 261.04                  |
-| 2     |2B        | 6277.38                      | 999.077                  |
+| 2     |2B        | 6277.38                      | 999.08                  |
 | 3     |1T        | 8061.01                      | 1282.95                 |
+====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_07:campbell_eng_07_ref.png?500 }}
+<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal rotation speed ωₙ = 1 675.51 rad/s)</caption>
+  * {{ :public:modeles:rotor_07:campbell_eng_07_ref.pdf |graph (.pdf)}}
+  * {{ :public:modeles:rotor_07:campbell_07_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
 ===== Initial blade =====
@@ Ligne 113: / Ligne 122: @@
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     |1B        | 1643.54                       | 261.579                |
+| 1     |1B        | 1643.54                       | 261.58                |
 | 2     |2B        | 6284.69                       | 1000.24                  |
 | 3     |1T        | 8065.98                       | 1283.74                 |
@@ Ligne 121: / Ligne 130: @@
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     |1B        | 1643.58                     | 261.584                  |
+| 1     |1B        | 1643.58                     | 261.58                  |
 | 2     |2B        | 6287.27                     | 1000.65                 |
 | 3     |1T        | 8067.92                     | 1284.05                  |
+====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_07:campbell_eng_07_ini.png?500 }}
+<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal speed ωₙ = 1 800 rad/s),
+initial blade (orange), reference blade (gray) </caption>
+  * {{ :public:modeles:rotor_07:campbell_eng_07_ini.pdf |graph (.pdf)}}
+  * {{ :public:modeles:rotor_07:campbell_07_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
 </pane>
@@ Ligne 142: / Ligne 162: @@
 Le rotor 7 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les effets de la forme des pales sur l'efficacité et la marge de décrochage. Une série de rotors transsoniques ont été conçus avec la même distribution de pression totale de sortie pour étudier les effets de la forme des pales. On retrouve par exemple le rotor 6 et 7.
-  * Rapport technique original [(cite:urasek1972design>Urasek. «Performance of tandem-bladed transonic compressor rotor with tip speed of 1375 feet per second » 1972.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19720011123|pdf}})]: <code>@TechReport{urasek1972design,
+  * Rapport technique original [(cite:urasek1972design>)]: <code>@TechReport{urasek1972design,
   author           = {Urasek, Donald C. and Janetzke, David C.},
   date             = {1972},
@@ Ligne 160: / Ligne 180: @@
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor07|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
   * {{ :public:modeles:rotor_7:rotor7.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_7:rotor7_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_7:rotor7_original.csv  | fichier de paramètres géométriques}} (.csv), utilisable en entrée de OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes>)] pour générer l'aube de référence
 </callout>
@@ Ligne 167: / Ligne 187: @@
 L'**aube de référence** est définie par des profils de type arcs circulaires multiples[(cite:Crouse_1969_computer>Crouse //et al//. «A computer program for composing compressor blading from simulated circular-arc elements on conical surfaces » 1969. NASA-TN-D-5437. {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19690027504|pdf}})], donnés dans le rapport technique original de la NASA[(cite:urasek1972design)]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
-===== Géométrie =====
+==== Géométrie ====
 La géométrie du rotor 7 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19720011123|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en pouces et en degrés.
@@ Ligne 173: / Ligne 193: @@
 {{ :public:modeles:rotor_7:gene_aubes_nasa_geom_rotor7.png?400 |}}
-===== Caractéristiques aérodynamiques  =====
+==== Caractéristiques aérodynamiques  ====
 ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^
 ^ taux de compression  |  [-]     | 1,65     |
@@ Ligne 181: / Ligne 201: @@
 ^ allongement          |  [-]     | 2,5    |
 ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 47     |
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 1675,51  |
+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$ |  [rad/s]  | 1675,51  |
-===== Propriétés matériau  =====
+==== Propriétés matériau  ====
 Le matériau original du rotor 7 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. Un acier maraging de grade 200 est considéré:
@@ Ligne 205: / Ligne 225: @@
 </col>
 <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_07:7_intra.png?200|}}
+{{ :public:modeles:rotor_07:7_intra.png?200 |}}
  <caption>intrados</caption>
 </col>
 <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_07:7_extra.png?200|}}
+{{ :public:modeles:rotor_07:7_extra.png?200 |}}
 <caption>extrados</caption>
 </col>
@@ Ligne 221: / Ligne 241: @@
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     |1B        | 1640,16                      | 261,04                  |
+| 1     |1F        | 1640,16                      | 261,04                  |
-| 2     |2B        | 6277,38                      | 999,077                  |
+| 2     |2F        | 6277,38                      | 999,08                  |
 | 3     |1T        | 8061,01                      | 1282,95                 |
+====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_07:campbell_07_ref.png?500 }}
+<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 675,51 rad/s)</caption>
+  * {{ :public:modeles:rotor_07:campbell_07_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
+  * {{ :public:modeles:rotor_07:campbell_07_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 ===== Aube initiale =====
@@ Ligne 237: / Ligne 263: @@
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     |1B       | 1643,54                       | 261,579                |
+| 1     |1F       | 1643,54                       | 261,58                |
-| 2     |2B        | 6284,69                       | 1000,24                  |
+| 2     |2F        | 6284,69                       | 1000,24                  |
 | 3     |1T       | 8065,98                       | 1283,74                 |
@@ Ligne 245: / Ligne 271: @@
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     |1B        | 1643,58                     | 261,584                  |
+| 1     |1F        | 1643,58                     | 261,58                  |
-| 2     |2B        | 6287,27                     | 1000,65                 |
+| 2     |2F        | 6287,27                     | 1000,65                 |
 | 3     |1T        | 8067,92                     | 1284,05                  |
+====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_07:campbell_07_ini.png?500 }}
+<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 675,51 rad/s),
+aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption>
+  * {{ :public:modeles:rotor_07:campbell_07_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
+  * {{ :public:modeles:rotor_07:campbell_07_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 </pane>
 </tabs>