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Rotor 14
Original model
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 [1]:
@TechReport{moore1972design, author = {Moore, R. D. and Urasek, Donald C. and Osborn, Walter M.}, date = {1972}, institution = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States}, title = {Performance of a single-stage transonic compressor with a blade-tip solidity of 1.3}, number = {NASA-TM X-2645}, url = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19730002275}, }
- Picture :
Useful documents
- downloadable models (Git project)
- PDF of the NASA report : rotor14.pdf
- CSV file of the blade geometry : rotor14_original.csv
Geometry
The geometry of rotor 14 is described in the original NASA report by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees.
Aerodynamic design
unit | values | |
---|---|---|
pressure ratio | [-] | 1.75 |
mass flow | [kg/s] | 29.5 |
tip speed | [m/s] | 423 |
tip solidity | [-] | 1.3 |
aspect ratio | [-] | 2.4 |
number of blades | [-] | 43 |
rotative speed | [rad/s] | 1686 |
Material properties
The original material of the rotor 14 is not defined in the NASA report.
Considered properties: 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:
- (1B): 1774.5 rad/s / 282.4 Hz
- (2B): 6400.5 rad/s / 1018.7 Hz
- (1T): 8811.3 rad/s / 1402.3 Hz
CAD
Modèle original
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 [1]:
@TechReport{moore1972design, author = {Moore, R. D. and Urasek, Donald C. and Osborn, Walter M.}, date = {1972}, institution = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States}, title = {Performance of a single-stage transonic compressor with a blade-tip solidity of 1.3}, number = {NASA-TM X-2645}, url = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19730002275}, }
- Photographie :
Documents utiles
- modèles téléchargeables (lien vers projet Git)
- PDF du rapport de la NASA : rotor14.pdf
- Fichier CSV de la géométrie : rotor14_original.csv
Géométrie
La géométrie du rotor 14 est décrite dans le rapport d'origine de la NASA par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés.
Caractéristiques aérodynamiques
unités | valeurs | |
---|---|---|
taux de compression | [-] | 1,75 |
débit massique | [kg/s] | 29,5 |
vitesse en tête | [m/s] | 423 |
solidité en tête | [-] | 1,3 |
allongement | [-] | 2,4 |
nombre d'aubes | [-] | 43 |
vitesse de rotation | [rad/s] | 1686 |
Propriétés matériau
Le matériau original du rotor 14 n'est pas défini dans le rapport de la NASA.
Propriétés considérées : 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 |
Fréquences des trois premiers modes (noeuds de la base encastrés) pour le maillage :
- (1B): 1774,5 rad/s / 282,4 Hz
- (2B): 6400,5 rad/s / 1018,7 Hz
- (1T): 8811,3 rad/s / 1402,3 Hz
Modèle CAO
Le modèle CAO est obtenu avec OpenMCAD[2].
Fréquences propres
Fréquences des trois premiers modes (noeuds du pied d'aube encastrés) pour le maillage obtenu avec OpenMCAD[2] :
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 au LAVA[3] obtenus à partir du modèle CAO de l'aube de référence. L'aube initiale est classiquement utilisée comme point de départ dans le cadre de procédures d'optimisation; sa géométrie est similaire à celle 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_14/accueil.1677045230.txt.gz
- Dernière modification : 2023/04/05 08:59
- (modification externe)