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public:modeles:rotor_08:accueil [2023/03/19 21:13] – [Aerodynamic design] ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_08:accueil [2024/08/05 15:51] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
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 Rotor 8 is part of a research program to study the effects of blade row solidity on efficiency and stall margin of an axial-flow compressor rotor. It is one of a series of rotors designed to further study the effects of solidity : rotor 8 with a tip solidity of 1.5, rotor 12 with a tip solidity of 1.7 and rotor 14 with a tip solidity of 1.3. Tip solidity are being changed by varying the number of blades while maintaining the same velocity diagrams and flow path. These stages were designed such that the tip solidity of both the rotor and stator blades are the same.  Rotor 8 is part of a research program to study the effects of blade row solidity on efficiency and stall margin of an axial-flow compressor rotor. It is one of a series of rotors designed to further study the effects of solidity : rotor 8 with a tip solidity of 1.5, rotor 12 with a tip solidity of 1.7 and rotor 14 with a tip solidity of 1.3. Tip solidity are being changed by varying the number of blades while maintaining the same velocity diagrams and flow path. These stages were designed such that the tip solidity of both the rotor and stator blades are the same. 
  
-  * Original technical report [(cite:osborn1973design>Osborn. «Performance of a single-stage transonic compressor with a blade-tip solidity of 1.5 and comparison with 1.3- and 1.7-solidity stage » 1973.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19740002621|pdf}})]: <code>@TechReport{osborn1973design,+  * Original technical report [(cite:osborn1973design>)]: <code>@TechReport{osborn1973design,
   author           = {Osborn, Walter M. and Urasek, Donald C. and Moore, R. D.},   author           = {Osborn, Walter M. and Urasek, Donald C. and Moore, R. D.},
   date             = {1973},   date             = {1973},
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   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor08|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor08|downloadable models]] (Git project)
   * {{ :public:modeles:rotor_8:rotor8.pdf  | NASA technical report}} (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_8:rotor8.pdf  | NASA technical report}} (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_8:rotor8_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.+  * {{ :public:modeles:rotor_8:rotor8_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> </callout>
  
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 The **reference blade** is defined with multiple-circular arc profiles[(cite:Crouse_1969_computer)] given in the original NASA report[(cite:osborn1973design)]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)]. The **reference blade** is defined with multiple-circular arc profiles[(cite:Crouse_1969_computer)] given in the original NASA report[(cite:osborn1973design)]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Geometry =====+==== Geometry ====
  
 The geometry of rotor 8 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740002621|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees. The geometry of rotor 8 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740002621|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees.
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 {{ :public:modeles:rotor_8:gene_aubes_nasa_geom_rotor8.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_8:gene_aubes_nasa_geom_rotor8.png?400 |}}
  
-===== Aerodynamic design  =====+==== Aerodynamic design  ====
  
 ^                      ^  unit  ^ value  ^ ^                      ^  unit  ^ value  ^
Ligne 56: Ligne 56:
 ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.4     | ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.4     |
 ^ number of blades         |  [-]     | 49    | ^ number of blades         |  [-]     | 49    |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 1686 |+^ nominal rotation speed $\omega_n$   |  [rad/s]  | 1686 |
  
-===== Material properties  =====+==== Material properties  ====
  
  
 The material of rotor 8 is not defined in the original NASA report. A generic titanium Ti-6Al-4V is considered:  The material of rotor 8 is not defined in the original NASA report. A generic titanium Ti-6Al-4V is considered: 
  
-^                         ^  unité    ^ valeurs             ^+^                         ^  unit    ^ value             ^
 ^ alloy                |  [-]      | Ti-6Al-4V  | ^ alloy                |  [-]      | Ti-6Al-4V  |
 ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 108                 | ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 108                 |
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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     |1B       | 1779.57                     | 283.228                  |+| 1     |1B       | 1779.57                     | 283.23                  |
 | 2     |2B        | 6407.97                     | 1019.86                  | | 2     |2B        | 6407.97                     | 1019.86                  |
-| 3     |1T        | 8746.82                     | 1392.1                  |+| 3     |1T        | 8746.82                     | 1392.10                  |
  
 +====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_08:campbell_eng_08_ref.png?500 }}
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal rotation speed ωₙ = 1 686 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_08:campbell_eng_08_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_08:campbell_08_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
  
  
Ligne 117: Ligne 125:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B       | 1778.69                     | 283.088                 |+| 1     | 1B       | 1778.69                     | 283.09                 |
 | 2     | 2B       | 6413.56                     | 1020.75                  | | 2     | 2B       | 6413.56                     | 1020.75                  |
 | 3     | 1T       | 8747.83                     | 1392.26                 | | 3     | 1T       | 8747.83                     | 1392.26                 |
Ligne 124: Ligne 132:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B      | 1778.75                     | 283.098                  |+| 1     | 1B      | 1778.75                     | 283.10                  |
 | 2     | 2B      | 6416.20                     | 1021.17                 | | 2     | 2B      | 6416.20                     | 1021.17                 |
 | 3     | 1T      | 8750.91                      | 1392.75                 | | 3     | 1T      | 8750.91                      | 1392.75                 |
  
 +====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_08:campbell_eng_08_ini.png?500 }}
 +
 +
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal speed ωₙ = 1 686 rad/s), 
 +
 +initial blade (orange), reference blade (gray) </caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_08:campbell_eng_08_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_08:campbell_08_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
  
 </pane> </pane>
Ligne 162: Ligne 181:
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor08|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor08|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
   * {{ :public:modeles:rotor_8:rotor8.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_8:rotor8.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_8:rotor8_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_8:rotor8_original.csv | fichier de paramètres géométriques}} (.csv), utilisable en entrée de OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes>)] pour générer l'aube de référence 
 </callout> </callout>
  
Ligne 171: Ligne 190:
 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:osborn1973design)]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)]. 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:osborn1973design)]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Géométrie =====+==== Géométrie ====
  
 La géométrie du rotor 8 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740002621|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés. La géométrie du rotor 8 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740002621|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés.
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 {{ :public:modeles:rotor_8:gene_aubes_nasa_geom_rotor8.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_8:gene_aubes_nasa_geom_rotor8.png?400 |}}
  
-===== Caractéristiques aérodynamiques  =====+==== Caractéristiques aérodynamiques  ====
 ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^ ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^
 ^ taux de compression  |  [-]     | 1,75     | ^ taux de compression  |  [-]     | 1,75     |
Ligne 185: Ligne 204:
 ^ allongement          |  [-]     | 2,4    | ^ allongement          |  [-]     | 2,4    |
 ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 49     | ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 49     |
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 1686  |+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$   |  [rad/s]  | 1686  |
  
  
-===== Propriétés matériau  =====+==== Propriétés matériau  ====
  
 Le matériau original du rotor 8 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. Un alliage de titane Ti-6Al-4v est considéré:  Le matériau original du rotor 8 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. Un alliage de titane Ti-6Al-4v est considéré: 
Ligne 225: Ligne 244:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F      | 1779,57                     | 283,228                  |+| 1     | 1F      | 1779,57                     | 283,23                  |
 | 2     | 2F       | 6407,97                     | 1019,86                  | | 2     | 2F       | 6407,97                     | 1019,86                  |
-| 3     | 1T       | 8746,82                     | 1392,1                  |+| 3     | 1T       | 8746,82                     | 1392,10                  |
  
 +====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_08:campbell_08_ref.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 686 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_08:campbell_08_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_08:campbell_08_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 241: Ligne 270:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F      | 1778,69                     | 283,088                 |+| 1     | 1F      | 1778,69                     | 283,09                 |
 | 2     | 2F       | 6413,56                     | 1020,75                  | | 2     | 2F       | 6413,56                     | 1020,75                  |
 | 3     | 1T       | 8747,83                     | 1392,26                 | | 3     | 1T       | 8747,83                     | 1392,26                 |
Ligne 249: Ligne 278:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F       | 1778,75                     | 283,098                  |+| 1     | 1F       | 1778,75                     | 283,10                  |
 | 2     | 2F       | 6416,20                     | 1021,17                 | | 2     | 2F       | 6416,20                     | 1021,17                 |
 | 3     | 1T       | 8750,91                      | 1392,75                 | | 3     | 1T       | 8750,91                      | 1392,75                 |
  
  
 +====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_08:campbell_08_ini.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 686 rad/s),
 +
 +aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption>
  
 +  * {{ :public:modeles:rotor_08:campbell_08_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_08:campbell_08_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 </pane> </pane>
  
  • public/modeles/rotor_08/accueil.1679274824.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)