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public:modeles:rotor_16:accueil [2023/02/22 21:25] – ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_16:accueil [2024/08/06 16:54] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
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 <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/rotor16|Git project]]**+**[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor16|Git project]]**
 </modal>  </modal> 
-===== Original model =====+===== About =====
  
 Rotor 16 is part of a research program to study the effect of weight flow per unit Rotor 16 is part of a research program to study the effect of weight flow per unit
 annulus area on the performance of axial-flow fan stages. A series of three stage: rotor 11, 16 and 17 were designed with a weight flow per unit annulus area of 198, 178, and 208 kilograms per second per square meter. All three stages were designed to produce a pressure ratio of 1.57, and all had the same meridional flow path geometry. annulus area on the performance of axial-flow fan stages. A series of three stage: rotor 11, 16 and 17 were designed with a weight flow per unit annulus area of 198, 178, and 208 kilograms per second per square meter. All three stages were designed to produce a pressure ratio of 1.57, and all had the same meridional flow path geometry.
  
-  * Original technical report [(cite:moore1973design>Moore. «Performance of transonic fan stage with weight flow per unit annulus area of 178 kilograms per sercond per square meter (36.5 (lb/sec)/ft²) » 1973.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19740001906|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1973design,+  * Original technical report [(cite:moore1973design>Moore //et al// «Performance of transonic fan stage with weight flow per unit annulus area of 178 kilograms per sercond per square meter (36.5 (lb/sec)/ft²) » 1973.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19740001906|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1973design,
   author           = {Moore, R. D. and Urasek, Donald C. and Kovlch, George},   author           = {Moore, R. D. and Urasek, Donald C. and Kovlch, George},
   date             = {1973},   date             = {1973},
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- +<callout type="info" icon="true" title="Useful documents"> 
-===== Useful documents  =====+
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor16|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor16|downloadable models]] (Git project)
-  * PDF of the NASA report : {{ :public:modeles:rotor_16:rotor16.pdf |}} +  * {{ :public:modeles:rotor_16:rotor16.pdf | NASA technical report}} (.pdf) 
-  * CSV file of the blade geometry : {{ :public:modeles:rotor_16:rotor16_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_16:rotor16_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 ===== ===== Reference blade =====
  
-The **reference blade** is defined with multiple-circular arc profiles[(cite:Crouse_1969_computer)] given in the original NASA report[(cite:hager1974design)]. 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:moore1973design)]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Geometry =====+==== Geometry ====
  
 The geometry of rotor 16 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740001906|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees. The geometry of rotor 16 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740001906|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees.
 {{ :public:modeles:rotor_16:gene_aubes_nasa_geom_rotor16.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_16:gene_aubes_nasa_geom_rotor16.png?400 |}}
  
-===== Aerodynamic design  =====+==== Aerodynamic design  ====
  
 ^                      ^  unit  ^ values  ^ ^                      ^  unit  ^ values  ^
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 ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.6     | ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.6     |
 ^ number of blades         |  [-]     | 44     | ^ number of blades         |  [-]     | 44     |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 1686 | +^ nominal rotation speed $\omega_n$  |  [rad/s]  | 1686 |
- +
-===== Material properties  =====+
  
-The original material of the rotor 16 is not defined in the NASA report.+==== Material properties  ====
  
-Considered properties: Ti-6Al-4V, generic titanium :+The original material of the rotor 16 is not defined in the NASA report. A generic titanium Ti-6Al-4V is considered:
  
 ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^ ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^
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 ^ yield stress        |  [GPa]    | 0.824               | ^ yield stress        |  [GPa]    | 0.824               |
  
- 
-First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh: 
-     - <fc #c0c0c0>(1B)</fc>: 1440.5 rad/s  / 229.3 Hz 
-     - <fc #c0c0c0>(2B)</fc>: 5543.8 rad/s / 882.3 Hz 
-     - <fc #c0c0c0>(1T)</fc>: 7959.1 rad/s / 1266.7 Hz 
  
 ==== CAD model ==== ==== CAD model ====
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 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_16:16_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_16:16_intra.png?200 |}}
  <caption>pressure side</caption>  <caption>pressure side</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_16:16_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_16:16_extra.png?200 |}}
 <caption>suction side</caption> <caption>suction side</caption>
 </col> </col>
Ligne 103: Ligne 97:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     |       | 1456.25                       | 231.77                  | +| 1     | 1B       | 1456.25                       | 231.77                  | 
-| 2     |       | 5431.61                      | 864.469                  | +| 2     | 2B       | 5431.61                      | 864.47                  | 
-| 3     |       | 7997.11                      | 1272.78                 |+| 3     | 1T       | 7997.11                      | 1272.78                 |
  
 +====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_16:campbell_eng_16_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_16:campbell_eng_16_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_16:campbell_16_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
  
  
Ligne 123: Ligne 125:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     |       | 1454.87                       | 231.55                  | +| 1     | 1B       | 1454.87                       | 231.55                  | 
-| 2     |       | 5429.48                      | 864.129                  | +| 2     | 2B       | 5429.48                      | 864.13                  | 
-| 3     |       | 8000.38                       | 1273.3                  |+| 3     | 1T       | 8000.38                       | 1273.30                  |
  
  
Ligne 131: Ligne 133:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     |       | 1454.90                      | 231.555                  | +| 1     | 1B       | 1454.90                      | 231.56                  | 
-| 2     |       | 5431.53                      | 864.455                  | +| 2     | 2B       | 5431.53                      | 864.46                  | 
-| 3     |       | 8002.64                      | 1273.66                 |+| 3     | 1T       | 8002.64                      | 1273.66                 |
  
 +====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_16:campbell_eng_16_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_16:campbell_eng_16_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_16:campbell_16_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
  
  
Ligne 143: Ligne 157:
 <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/rotor16|lien vers le projet Git]]**+**[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor16|lien vers le projet Git]]**
 </modal> </modal>
  
-===== Modèle original =====+===== À propos =====
  
-Le rotor 16 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier l'effet du débit massique par unité de surface annulaire sur les performances des soufflantes à flux axiaux. Une série de trois étages comprenant le rotor 11, 16 et 17 ont été conçus avec un débit massique par unité de surface annulaire de 198, 178 et 208 kilogrammes par seconde par mètre carré. Les trois étages ont été conçus pour produire un rapport de pression de 1.57.+Le rotor 16 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier l'effet du débit massique par unité de surface annulaire sur les performances des soufflantes à flux axiaux. Une série de trois étages a été conçue, comprenant le rotor 11, 16 et 17 avec un débit massique par unité de surface annulaire de 198, 178 et 208 kilogrammes par seconde par mètre carré. Les trois étages ont été conçus pour produire un rapport de pression de 1,57.
  
-  * Rapport technique original [(cite:moore1973design>Moore. «Performance of transonic fan stage with weight flow per unit annulus area of 178 kilograms per sercond per square meter (36.5 (lb/sec)/ft²) » 1973.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19740001906|pdf}})]: <code>+  * Rapport technique original [(cite:moore1973design>)]: <code>
 @TechReport{moore1973design, @TechReport{moore1973design,
   author           = {Moore, R. D. and Urasek, Donald C. and Kovlch, George},   author           = {Moore, R. D. and Urasek, Donald C. and Kovlch, George},
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-===== Documents utiles  =====+ 
 +<callout type="info" icon="true" title="Documents utiles"> 
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor16|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor16|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
-  * PDF du rapport de la NASA : {{ :public:modeles:rotor_16:rotor16.pdf |}} +  * {{ :public:modeles:rotor_16:rotor16.pdf  | rapport technique original}} de la NASA (.pdf) 
-  * Fichier CSV de la géométrie : {{ :public:modeles:rotor_16:rotor16_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_16:rotor16_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 ===== ===== 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:hager1974design)]. 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:moore1973design)]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Géométrie =====+==== Géométrie ====
  
 La géométrie du rotor 16 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740001906|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés. La géométrie du rotor 16 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740001906|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_16:gene_aubes_nasa_geom_rotor16.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_16:gene_aubes_nasa_geom_rotor16.png?400 |}}
  
-===== Caractéristiques aérodynamiques  ===== +==== Caractéristiques aérodynamiques  ==== 
-^                      ^  unités  ^ valeurs  ^+^                      ^  unit  ^ value  ^
 ^ taux de compression  |  [-]     | 1,57     | ^ taux de compression  |  [-]     | 1,57     |
 ^ débit massique       |  [kg/s]  | 26,5   | ^ débit massique       |  [kg/s]  | 26,5   |
Ligne 189: Ligne 206:
 ^ allongement          |  [-]     | 2,6    | ^ allongement          |  [-]     | 2,6    |
 ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 44     | ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 44     |
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 1686  |+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$  |  [rad/s]  | 1686  |
  
-===== Propriétés matériau  =====+==== Propriétés matériau  ====
  
-Le matériau original du rotor 16 n'est pas défini dans le rapport de la NASA.+Le matériau original du rotor 16 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. Un alliage de titane Ti-6Al-4v est considéré : 
  
-Propriétés considérées :  alliage de titane Ti-6Al-4v : +^                         ^  unit    ^ value             ^
- +
-^                         ^  unité    ^ valeurs             ^+
 ^ alliage                 |  [-]      | Ti-6Al-4v | ^ alliage                 |  [-]      | Ti-6Al-4v |
 ^ module d'Young          |  [GPa]    | 108                 | ^ module d'Young          |  [GPa]    | 108                 |
Ligne 204: Ligne 219:
 ^ limite élastique        |  [GPa]    | 0,824                | ^ limite élastique        |  [GPa]    | 0,824                |
  
- 
-Fréquences des trois premiers modes (noeuds de la base encastrés) pour le maillage : 
-     - <fc #c0c0c0>(1B)</fc>: 1440,5 rad/s  / 229,3 Hz 
-     - <fc #c0c0c0>(2B)</fc>: 5543,8 rad/s / 882,3 Hz 
-     - <fc #c0c0c0>(1T)</fc>: 7959,1 rad/s / 1266,7 Hz 
  
 ==== Modèle CAO ==== ==== Modèle CAO ====
Ligne 218: Ligne 228:
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_16:16_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_16:16_intra.png?200 |}}
  <caption>intrados</caption>  <caption>intrados</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_16:16_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_16:16_extra.png?200 |}}
 <caption>extrados</caption> <caption>extrados</caption>
 </col> </col>
Ligne 234: Ligne 244:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     |       | 1456.25                       | 231.77                  | +| 1     | 1F      | 1456,25                       | 231,77                  | 
-| 2     |       | 5431.61                      | 864.469                  | +| 2     | 2F       | 5431,61                      | 864,47                  | 
-| 3     |       | 7997.11                      | 1272.78                 |+| 3     | 1T       | 7997,11                      | 1272,78                 | 
 + 
 +====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_16:campbell_16_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_16:campbell_16_ref.pdf |graphique (.pdf)}} 
 +  * {{ :public:modeles:rotor_16:campbell_16_ref.csv |données du Campbell (.csv)}} 
 + 
 + 
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 249: Ligne 270:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     |       | 1454.87                       | 231.55                  | +| 1     | 1F       | 1454,87                       | 231,55                  | 
-| 2     |       | 5429.48                      | 864.129                  | +| 2     | 2F       | 5429,48                      | 864,13                  | 
-| 3     |       | 8000.38                       | 1273.3                  |+| 3     | 1T       | 8000,38                       | 1273,30                  |
  
  
Ligne 257: Ligne 278:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     |       | 1454.90                      | 231.555                  | +| 1     | 1F       | 1454,90                      | 231,56                  | 
-| 2     |       | 5431.53                      | 864.455                  | +| 2     | 2F      | 5431,53                      | 864,46                  | 
-| 3     |       | 8002.64                      | 1273.66                 |+| 3     | 1T       | 8002,64                      | 1273,66                 | 
 + 
 +====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_16:campbell_16_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_16:campbell_16_ini.pdf |graphique (.pdf)}} 
 +  * {{ :public:modeles:rotor_16:campbell_16_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
  
-</tabs> 
 </pane> </pane>
  
 +</tabs>
  
  
  • public/modeles/rotor_16/accueil.1677119148.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
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