Différences

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

Lien vers cette vue comparative

Les deux révisions précédentes Révision précédente
Prochaine révision		 Révision précédente
public:modeles:rotor_14:accueil [2023/02/22 00:53] – ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_14:accueil [2024/08/05 15:55] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
Ligne 8: Ligne 8:
 <btn type="warning" size="md" modal="modal_en">Downloadable files</btn> <btn type="warning" size="md" modal="modal_en">Downloadable files</btn>
 <modal id="modal_en" title="Open access"> <modal id="modal_en" title="Open access">
-**[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/nasa/rotor14|Git project]]**+**[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor14|Git project]]**
 </modal>  </modal> 
-===== Original model =====+===== About =====
  
 Rotor 14 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 14 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:moore1972design>Moore. «Performance of a single-stage transonic compressor with a blade-tip solidity of 1.3 » 1972.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19730002275|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1972design,+  * Original technical report [(cite:moore1972design>Moore //et al// «Performance of a single-stage transonic compressor with a blade-tip solidity of 1.3 » 1972.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19730002275|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1972design,
   author           = {Moore, R. D. and Urasek, Donald C. and Osborn, Walter M.},   author           = {Moore, R. D. and Urasek, Donald C. and Osborn, Walter M.},
   date             = {1972},   date             = {1972},
Ligne 30: Ligne 30:
    
  
- +<callout type="info" icon="true" title="Useful documents"> 
-===== Useful documents  =====+
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor14|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor14|downloadable models]] (Git project)
-  * PDF of the NASA report : {{ :public:modeles:rotor_14:rotor14.pdf |}} +  * {{ :public:modeles:rotor_14:rotor14.pdf | NASA technical report}} (.pdf) 
-  * CSV file of the blade geometry : {{ :public:modeles:rotor_14:rotor14_original.csv |}}+  * {{ :public:modeles:rotor_14:rotor14_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:moore1972design)]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Geometry =====+==== Geometry ====
  
 The geometry of rotor 14 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19730002275|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees. The geometry of rotor 14 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19730002275|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees.
 {{ :public:modeles:rotor_14:gene_aubes_nasa_geom_rotor14.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_14:gene_aubes_nasa_geom_rotor14.png?400 |}}
  
-===== Aerodynamic design  =====+==== Aerodynamic design  ====
  
-^                      ^  unit  ^ values  ^+^                      ^  unit  ^ value  ^
 ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.75    | ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.75    |
 ^ mass flow       |  [kg/s]  | 29.5    | ^ mass flow       |  [kg/s]  | 29.5    |
Ligne 50: Ligne 55:
 ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.4     | ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.4     |
 ^ number of blades         |  [-]     | 43     | ^ number of blades         |  [-]     | 43     |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 1686 |+^ nominal rotation speed $\omega_n$     |  [rad/s]  | 1686 |
  
-===== Material properties  =====+==== Material properties  ====
  
-The original material of the rotor 14 is not defined in the NASA report.+The original material of the rotor 14 is not defined in the NASA report. A 200-grade maraging steel is considered: 
  
-Considered properties: 200-grade maraging steel : +^                         ^  unit    ^ value             ^
- +
-^                         ^  unité    ^ valeurs             ^+
 ^ alloy                |  [-]      | 18-Ni-200-maraging  | ^ alloy                |  [-]      | 18-Ni-200-maraging  |
 ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 180                 | ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 180                 |
Ligne 65: Ligne 68:
 ^ yield stress        |  [GPa]    | 1.38                | ^ yield stress        |  [GPa]    | 1.38                |
  
-First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh: 
-     - <fc #c0c0c0>(1B)</fc>: 1774.5 rad/s  / 282.4 Hz 
-     - <fc #c0c0c0>(2B)</fc>: 6400.5 rad/s / 1018.7 Hz 
-     - <fc #c0c0c0>(1T)</fc>: 8811.3 rad/s / 1402.3 Hz 
  
-===== CAD ===== 
  
-{{ :public:modeles:rotor_14:gene_aubes_nasa_rotor14_cao.png?400 |}}+==== CAD model ==== 
 + 
 +The CAD model is computed with the open source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)]. 
 + 
 +<grid> 
 +<col md="2"> 
 +</col> 
 +<col md="4"> 
 +{{ :public:modeles:rotor_14:14_intra.png?200 |}} 
 + <caption>pressure side</caption> 
 +</col> 
 +<col md="4"> 
 +{{ :public:modeles:rotor_14:14_extra.png?200 |}} 
 +<caption>suction side</caption> 
 +</col> 
 +<col md="2"> 
 +</col> 
 +</grid> 
 + 
 + 
 +==== 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      | 1739.36                     | 276.83                  | 
 +| 2     | 2B       | 6240.69                     | 993.24                  | 
 +| 3     | 1T       | 8434.99                     | 1342.47                  | 
 + 
 + 
 +====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_37:campbell_eng_14_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_14:campbell_eng_14_ref.pdf |graph (.pdf)}} 
 +  * {{ :public:modeles:rotor_14:campbell_14_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       | 1739.44                      | 276.84                 | 
 +| 2     | 2B       | 6259.56                      | 996.24                  | 
 +| 3     | 1T       | 8425.56                       | 1340.97                  | 
 + 
 + 
 +  * from the reduced order model: 
 + 
 +^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ 
 +| 1     | 1B       | 1739.51                     | 276.85                  | 
 +| 2     | 2B       | 6261.91                     | 996.61                  | 
 +| 3     | 1T       | 8428.64                      | 1341.46                 | 
 + 
 +====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_14:campbell_eng_14_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_14:campbell_eng_14_ini.pdf |graph (.pdf)}} 
 +  * {{ :public:modeles:rotor_14:campbell_14_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
  
 </pane> </pane>
Ligne 80: Ligne 159:
 <btn type="warning" size="md" modal="modal_fr">Fichiers téléchargeables</btn> <btn type="warning" size="md" modal="modal_fr">Fichiers téléchargeables</btn>
 <modal id="modal_fr" title="Libre accès"> <modal id="modal_fr" title="Libre accès">
-**[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/nasa/rotor14|lien vers le projet Git]]**+**[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor14|lien vers le projet Git]]**
 </modal> </modal>
  
-===== Modèle original =====+===== À propos =====
  
 Le rotor 14 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les effets de la solidité des rangées d'aubes sur l'efficacité et la marge de décrochage d'un rotor de compresseur à flux axial. Il fait partie d'une série de rotors conçus pour étudier plus profondément les effets de la solidité : le rotor 8 avec une solidité en tête de 1.5, le rotor 12 avec une solidité en tête de 1.7 et le rotor 14 avec une solidité en tête de 1.3. La solidité  est modifiée en faisant varier le nombre d'aubes tout en conservant les mêmes triangles de vitesse et le même trajet d'écoulement. Ces étages ont été conçus de manière à ce que la solidité en tête du rotor et du stator soit la même. Le rotor 14 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les effets de la solidité des rangées d'aubes sur l'efficacité et la marge de décrochage d'un rotor de compresseur à flux axial. Il fait partie d'une série de rotors conçus pour étudier plus profondément les effets de la solidité : le rotor 8 avec une solidité en tête de 1.5, le rotor 12 avec une solidité en tête de 1.7 et le rotor 14 avec une solidité en tête de 1.3. La solidité  est modifiée en faisant varier le nombre d'aubes tout en conservant les mêmes triangles de vitesse et le même trajet d'écoulement. Ces étages ont été conçus de manière à ce que la solidité en tête du rotor et du stator soit la même.
  
-  * Rapport technique original [(cite:moore1972design>Moore. «Performance of a single-stage transonic compressor with a blade-tip solidity of 1.3 » 1972.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19730002275|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1972design,+  * Rapport technique original [(cite:moore1972design>)]: <code>@TechReport{moore1972design,
   author           = {Moore, R. D. and Urasek, Donald C. and Osborn, Walter M.},   author           = {Moore, R. D. and Urasek, Donald C. and Osborn, Walter M.},
   date             = {1972},   date             = {1972},
Ligne 102: Ligne 181:
  
  
-===== Documents utiles  =====+ 
 +<callout type="info" icon="true" title="Documents utiles"> 
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor14|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor14|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
-  * PDF du rapport de la NASA : {{ :public:modeles:rotor_14:rotor14.pdf |}} +  * {{ :public:modeles:rotor_14:rotor14.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf) 
-  * Fichier CSV de la géométrie : {{ :public:modeles:rotor_14:rotor14_original.csv |}}+  * {{ :public:modeles:rotor_14:rotor14_original.csv | fichier de paramètres géométriques}} (.csv), utilisable en entrée de OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes>)] pour générer l'aube de référence  
 +</callout> 
 + 
 + 
 +===== Aube de référence ===== 
 + 
 +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:moore1972design)]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Géométrie =====+==== Géométrie ====
  
 La géométrie du rotor 14 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19730002275|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés. La géométrie du rotor 14 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19730002275|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés.
Ligne 113: Ligne 199:
 {{ :public:modeles:rotor_14:gene_aubes_nasa_geom_rotor14.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_14:gene_aubes_nasa_geom_rotor14.png?400 |}}
  
-===== Caractéristiques aérodynamiques  =====+==== Caractéristiques aérodynamiques  ====
 ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^ ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^
 ^ taux de compression  |  [-]     | 1,75     | ^ taux de compression  |  [-]     | 1,75     |
Ligne 121: Ligne 207:
 ^ allongement          |  [-]     | 2,4    | ^ allongement          |  [-]     | 2,4    |
 ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 43    | ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 43    |
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 1686  |+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$   |  [rad/s]  | 1686  |
  
-===== Propriétés matériau  =====+==== Propriétés matériau  ====
  
-Le matériau original du rotor 14 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. +Le matériau original du rotor 14 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. Un acier maraging de grade 200 est considéré: 
- +
-Propriétés considérées : un acier maraging de grade 200 :+
  
 ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^ ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^
Ligne 137: Ligne 221:
  
  
-Fréquences des trois premiers modes (noeuds de la base encastrés) pour le maillage : 
-     - <fc #c0c0c0>(1B)</fc>: 1774,5 rad/s  / 282,4 Hz 
-     - <fc #c0c0c0>(2B)</fc>: 6400,5 rad/s / 1018,7 Hz 
-     - <fc #c0c0c0>(1T)</fc>: 8811,3 rad/s / 1402,3 Hz 
  
 ==== Modèle CAO ==== ==== Modèle CAO ====
Ligne 150: Ligne 230:
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_14:14_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_14:14_intra.png?200 |}}
  <caption>intrados</caption>  <caption>intrados</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_14:14_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_14:14_extra.png?200 |}}
 <caption>extrados</caption> <caption>extrados</caption>
 </col> </col>
Ligne 166: Ligne 246:
  
 ^ 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      | 1739,36                     | 276,83                  | 
-| 2     | 1T    | 3542,5                      | 563,8                  | +| 2     | 2F       | 6240,69                     | 993,24                  | 
-| 3     | 2F    | 6094,7                      | 970,0                  |+| 3     | 1T       | 8434,99                     | 1342,47                  |
  
 +====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_14:campbell_14_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_14:campbell_14_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_14:campbell_14_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 182: Ligne 272:
  
 ^ 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       | 1739,44                      | 276,84                 | 
-| 2     | 1T    | 3539,3                       | 563,3                  | +| 2     | 2F       | 6259,56                      | 996,24                  | 
-| 3     | 2F    | 6074,0                       | 966,7                  |+| 3     | 1T      | 8425,56                       | 1340,97                  |
  
  
Ligne 190: Ligne 280:
  
 ^ 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      | 1739,51                     | 276,85                  | 
-| 2     | 1T    | 3540,8                      | 563,5                  | +| 2     | 2F      | 6261,91                     | 996,61                  | 
-| 3     | 2F    | 6075,8                      | 967,0                  |+| 3     | 1T       | 8428,64                      | 1341,46                 |
  
 +====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_14:campbell_14_ini.png?500 }} 
-</pane>+<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_14:campbell_14_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_14:campbell_14_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +</pane>
 +</tabs>
  
  
  • public/modeles/rotor_14/accueil.1677045230.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)