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public:modeles:rotor_15:accueil [2023/02/24 00:21] – ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_15:accueil [2024/08/06 16:52] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
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 </modal>  </modal> 
  
-===== Original model =====+===== About =====
  
 Rotor 15 is a fan which was the first of a series of designs in support of NASA’s low-noise conventional aircraft engine program. The fan designed in this program have unconventional geometric and aerodynamic features because of noise considerations. Rotor 15 is a fan which was the first of a series of designs in support of NASA’s low-noise conventional aircraft engine program. The fan designed in this program have unconventional geometric and aerodynamic features because of noise considerations.
  
-  * Original technical report [(cite:gelder1974design>Gelder. «Aerodynamic performance of 0.5-meter-diameter, 337-meter-per-second tip speed, 1.5-pressure-ratio, single-stage fan designed for low noise aircraft engines » 1974.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695|pdf}})]: <code>+  * Original technical report [(cite:gelder1974design>Gelder T. F, Lewis G. W. «Aerodynamic performance of 0.5-meter-diameter, 337-meter-per-second tip speed, 1.5-pressure-ratio, single-stage fan designed for low noise aircraft engines » 1974.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695|pdf}})]: <code>
 @TechReport{gelder1974design, @TechReport{gelder1974design,
   author           = {Gelder, Thomas F. and Lewis, George W.},   author           = {Gelder, Thomas F. and Lewis, George W.},
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 {{ :public:modeles:rotor_15:gene_aubes_nasa_image_rotor15.png?300 |}} {{ :public:modeles:rotor_15:gene_aubes_nasa_image_rotor15.png?300 |}}
 <caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695 p.153 </caption> <caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695 p.153 </caption>
 +
 +
  
 <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/rotor15|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor15|downloadable models]] (Git project)
-  * PDF of the NASA report : {{ :public:modeles:rotor_15:rotor15.pdf |}} +  * {{ :public:modeles:rotor_15:rotor15.pdf | NASA technical report}} (.pdf) 
-  * CSV file of the blade geometry : {{ :public:modeles:rotor_15:rotor15_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_15:rotor15_original.csv | geometrical parameters file}} (.csv), usable as input of OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes>)] to generate reference blade models.
 </callout> </callout>
 +
  
 ===== Reference blade ===== ===== Reference blade =====
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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:gelder1974design)]. 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:gelder1974design)]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Geometry =====+==== Geometry ====
  
 The geometry of rotor 15 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees. The geometry of rotor 15 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees.
 {{ :public:modeles:rotor_15:gene_aubes_nasa_geom_rotor15.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_15:gene_aubes_nasa_geom_rotor15.png?400 |}}
  
-===== Aerodynamic design  =====+==== Aerodynamic design  ====
  
-^                      ^  unit  ^ values  ^+^                      ^  unit  ^ value  ^
 ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.5    | ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.5    |
 ^ mass flow       |  [kg/s]  | 29.16    | ^ mass flow       |  [kg/s]  | 29.16    |
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 ^ aspect ratio          |  [-]     | 3     | ^ aspect ratio          |  [-]     | 3     |
 ^ number of blades         |  [-]     | 53     | ^ number of blades         |  [-]     | 53     |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 1363.45 |+^ nominal rotation speed $\omega_n$   |  [rad/s]  | 1363.45 |
  
-===== Material properties  =====+==== Material properties  ====
  
-The original material of the rotor 15 is not defined in the NASA report. 
  
-Considered properties: Ti-6Al-4V, generic titanium : +<callout type="info" icon="true">  
- +The original material of the rotor 15 is defined in the NASA report as 200 maraging steel. However, a generic titanium Ti-6Al-4V is considered for the models available in the catalogue.  
-^                         ^  unité    ^ valeurs             ^+</callout> 
 +^                         ^  unit    ^ value             ^
 ^ alloy                |  [-]      | Ti-6Al-4V  | ^ alloy                |  [-]      | Ti-6Al-4V  |
 ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 108                 | ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 108                 |
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 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_15:15_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_15:15_intra.png?200 |}}
  <caption>pressure side</caption>  <caption>pressure side</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_15:15_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_15:15_extra.png?200 |}}
 <caption>suction side</caption> <caption>suction side</caption>
 </col> </col>
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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       | 1547.59                     | 246.307                  | +| 1     | 1B       | 1547.59                     | 246.31                  | 
-| 2     | 2B       | 4839.27                     | 770.194                  |+| 2     | 2B       | 4839.27                     | 770.19                  |
 | 3     | 1T       | 9194.69                     | 1463.38                 | | 3     | 1T       | 9194.69                     | 1463.38                 |
  
  
  
 +====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_15:campbell_eng_15_ref.png?500 }}
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal rotation speed ωₙ = 1 363.45 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_15:campbell_eng_15_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_15:campbell_15_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     | 1B       | 1527.69                     | 243.139                 | +| 1     | 1B       | 1527.69                     | 243.14                 | 
-| 2     | 2B       | 4863.1                      | 773.986                  |+| 2     | 2B       | 4863.10                      | 773.99                  |
 | 3     | 1T       | 9105.65                     | 1449.21                  | | 3     | 1T       | 9105.65                     | 1449.21                  |
  
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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       | 1527.74                     | 243.147                  | +| 1     | 1B       | 1527.74                     | 243.15                  | 
-| 2     | 2B       | 4863.79                     | 774.096                 |+| 2     | 2B       | 4863.79                     | 774.10                 |
 | 3     | 1T       | 9109.93                     | 1449.89                  | | 3     | 1T       | 9109.93                     | 1449.89                  |
  
  
 +====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_15:campbell_eng_15_ini.png?500 }}
 +
 +
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal speed ωₙ = 1 363.45 rad/s), 
 +
 +initial blade (orange), reference blade (gray) </caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_15:campbell_eng_15_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_15:campbell_15_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
 </pane> </pane>
  
Ligne 143: Ligne 165:
 </modal> </modal>
  
-===== Modèle original =====+===== À propos =====
  
-Le rotor 15 une la soufflante, qui a été le premier d'une série à l'appui du programme de la NASA pour des moteurs d'avion conventionnels à faible bruit. Les soufflantes conçus dans le cadre de ce programme présentent des caractéristiques géométriques et aérodynamiques non conventionnelles pour des raisons de réduction du bruit.+Le rotor 15 est une soufflante, la première d'une série de la NASA consacrée au développement de des moteurs d'avion conventionnels à faible bruit. Les soufflantes conçus dans le cadre de ce programme présentent des caractéristiques géométriques et aérodynamiques non conventionnelles pour des raisons de réduction du bruit.
  
   * Rapport technique original [(cite:gelder1974design>Gelder. «Aerodynamic performance of 0.5-meter-diameter, 337-meter-per-second tip speed, 1.5-pressure-ratio, single-stage fan designed for low noise aircraft engines » 1974.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695|pdf}})]: <code>   * Rapport technique original [(cite:gelder1974design>Gelder. «Aerodynamic performance of 0.5-meter-diameter, 337-meter-per-second tip speed, 1.5-pressure-ratio, single-stage fan designed for low noise aircraft engines » 1974.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695|pdf}})]: <code>
Ligne 161: Ligne 183:
 <caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695 p.153 </caption> <caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695 p.153 </caption>
  
-<callout type="info" icon="true" title="Documents utiles">+ 
 +<callout type="info" icon="true" title="Documents utiles"> 
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor15|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor15|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
-  * PDF du rapport de la NASA : {{ :public:modeles:rotor_15:rotor15.pdf |}} +  * {{ :public:modeles:rotor_15:rotor15.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf) 
-  * Fichier CSV de la géométrie : {{ :public:modeles:rotor_15:rotor15_original.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_15:rotor15_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|open source code}})] pour générer l'aube de référence 
 </callout> </callout>
 +
  
 ===== Aube de référence ===== ===== Aube de référence =====
Ligne 171: Ligne 195:
 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:gelder1974design)]. 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:gelder1974design)]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Géométrie =====+==== Géométrie ====
  
 La géométrie du rotor 15 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés. La géométrie du rotor 15 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19750006695|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés.
Ligne 177: Ligne 201:
 {{ :public:modeles:rotor_15:gene_aubes_nasa_geom_rotor15.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_15:gene_aubes_nasa_geom_rotor15.png?400 |}}
  
-===== Caractéristiques aérodynamiques  =====+==== Caractéristiques aérodynamiques  ====
 ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^ ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^
 ^ taux de compression  |  [-]     | 1,5     | ^ taux de compression  |  [-]     | 1,5     |
Ligne 185: Ligne 209:
 ^ allongement          |  [-]     | 3    | ^ allongement          |  [-]     | 3    |
 ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 53     | ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 53     |
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 1363,45  |+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$   |  [rad/s]  | 1363,45  |
  
  
-===== Propriétés matériau  =====+==== Propriétés matériau  ====
  
-Le matériau original du rotor 12 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. 
  
-Propriétés considérées :  alliage de titane Ti-6Al-4v :+<callout type="info" icon="true">  
 +Le matériau original du rotor 15 est défini dans le rapport de la NASA par l'alliage 200 maraging steel. Toutefois, l'alliage de titane Ti-6Al-4v décrit ci-dessous est considéré pour les modèles mis à disposition. 
 +</callout>
  
 ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^ ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^
Ligne 210: Ligne 235:
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_15:15_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_15:15_intra.png?200 |}}
  <caption>intrados</caption>  <caption>intrados</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_15:15_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_15:15_extra.png?200 |}}
 <caption>extrados</caption> <caption>extrados</caption>
 </col> </col>
Ligne 226: Ligne 251:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B       | 1547,59                     | 246,307                  | +| 1     | 1F       | 1547,59                     | 246,31                  | 
-| 2     | 2B       | 4839,27                     | 770,194                  |+| 2     | 2F       | 4839,27                     | 770,19                  |
 | 3     | 1T       | 9194,69                     | 1463,38                 | | 3     | 1T       | 9194,69                     | 1463,38                 |
 +
 +====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_15:campbell_15_ref.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 363,45 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_15:campbell_15_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_15:campbell_15_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
  
  
Ligne 242: Ligne 275:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B       | 1527,69                     | 243,139                 | +| 1     | 1F       | 1527,69                     | 243,14                 | 
-| 2     | 2B       | 4863,1                      | 773,986                  |+| 2     | 2F       | 4863,10                      | 773,99                  |
 | 3     | 1T       | 9105,65                     | 1449,21                  | | 3     | 1T       | 9105,65                     | 1449,21                  |
  
Ligne 250: Ligne 283:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B       | 1527,74                     | 243,147                  | +| 1     | 1F       | 1527,74                     | 243,15                  | 
-| 2     | 2B       | 4863,79                     | 774,096                 |+| 2     | 2F       | 4863,79                     | 774,10                 |
 | 3     | 1T       | 9109,93                     | 1449,89                  | | 3     | 1T       | 9109,93                     | 1449,89                  |
  
  
-</tabs> +====Diagramme de Campbell==== 
-</pane>+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_15:campbell_15_ini.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 363,45 rad/s),
 +
 +aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_15:campbell_15_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_15:campbell_15_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +</pane>
 +</tabs>
  
  
  • public/modeles/rotor_15/accueil.1677216111.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)