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public:modeles:rotor_20:accueil [2023/03/19 19:09] – [Original model] ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_20:accueil [2024/08/06 16:58] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
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 **[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor20|Git project]]** **[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor20|Git project]]**
 </modal>  </modal> 
-===== Original model =====+===== About =====
  
 Rotor 20 is part of a research program to study the effect of tip velocity ratio on compressors performances. It has been designed for a stage tip velocity ratio of 0.8. Rotor 20 is part of a research program to study the effect of tip velocity ratio on compressors performances. It has been designed for a stage tip velocity ratio of 0.8.
  
-  * Original technical report [(cite:moore1978design>Moore. «Performance of a Transonic Fan Stage Designed for a Low Meridional Velocity Ratio » 1978.  {{ https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19780025164/downloads/19780025164.pdf|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1978design,+  * Original technical report [(cite:moore1978design>Moore //et al//. «Performance of a Transonic Fan Stage Designed for a Low Meridional Velocity Ratio » 1978.  {{ https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19780025164/downloads/19780025164.pdf|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1978design,
   author           = {Moore, R. D. and Lewis, George W. and Osborn, Walter M.},   author           = {Moore, R. D. and Lewis, George W. and Osborn, Walter M.},
   date             = {1978},   date             = {1978},
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   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor20|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor20|downloadable models]] (Git project)
   * {{ :public:modeles:rotor_20:rotor20.pdf | NASA technical report}} (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_20:rotor20.pdf | NASA technical report}} (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_20:rotor20_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_20:rotor20_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:moore1978design)]. 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:moore1978design)]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Geometry =====+==== Geometry ====
  
 The geometry of rotor 20 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19780025164/downloads/19780025164.pdf|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees. The geometry of rotor 20 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19780025164/downloads/19780025164.pdf|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees.
 {{ :public:modeles:rotor_20:gene_aubes_nasa_geom_rotor20.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_20:gene_aubes_nasa_geom_rotor20.png?400 |}}
  
-===== Aerodynamic design  =====+==== Aerodynamic design  ====
  
-^                      ^  unit  ^ values  ^+^                      ^  unit  ^ value  ^
 ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.57    | ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.57    |
 ^ mass flow       |  [kg/s]  | 29.5    | ^ mass flow       |  [kg/s]  | 29.5    |
Ligne 54: Ligne 54:
 ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.5     | ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.5     |
 ^ number of blades         |  [-]     | 44     | ^ number of blades         |  [-]     | 44     |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 1686 |+^ nominal rotation speed $\omega_n$  |  [rad/s]  | 1686 |
  
-===== Material properties  =====+==== Material properties  ====
  
-The original material of the rotor 20 is not defined in the NASA report.+The original material of the rotor 20 is not defined in the NASA report. A generic titanium Ti-6Al-4V is considered: 
  
-Considered properties: Ti-6Al-4V, generic titanium : +^                         ^  unit    ^ value             ^
- +
-^                         ^  unité    ^ valeurs             ^+
 ^ 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_20:20_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_20:20_intra.png?200 |}}
  <caption>pressure side</caption>  <caption>pressure side</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_20:18_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_20:18_extra.png?200 |}}
 <caption>suction side</caption> <caption>suction side</caption>
 </col> </col>
Ligne 96: Ligne 94:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B     | 1374.86                      | 218.815                  | +| 1     | 1B     | 1374.86                      | 218.82                  | 
-| 2     | 2B     | 5070.79                      | 807.042                  | +| 2     | 2B     | 5070.79                      | 807.04                  | 
-| 3     | 1T     | 7887.28                      | 1255.3                 |+| 3     | 1T     | 7887.28                      | 1255.30|
  
  
 +====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_20:campbell_eng_20_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_20:campbell_eng_20_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_20:campbell_20_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
  
 ===== Initial blade ===== ===== Initial blade =====
Ligne 116: Ligne 122:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1375.47                       | 218.913                 | +| 1     | 1B    | 1375.47                       | 218.91                 | 
-| 2     | 2B    | 5066.25                       | 806.319                  |+| 2     | 2B    | 5066.25                       | 806.32                  |
 | 3     | 1T    | 7896.27                        | 1256.73                  | | 3     | 1T    | 7896.27                        | 1256.73                  |
  
Ligne 124: Ligne 130:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1375.5                      | 218.917                  | +| 1     | 1B    | 1375.5                      | 218.92                  | 
-| 2     | 2B    | 5068.12                     | 806.617                  |+| 2     | 2B    | 5068.12                     | 806.62                  |
 | 3     | 1T    | 7898.53                     | 1257.09                  | | 3     | 1T    | 7898.53                     | 1257.09                  |
  
 +====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_20:campbell_eng_20_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_20:campbell_eng_20_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_20:campbell_20_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
  
 </pane> </pane>
Ligne 143: Ligne 160:
 Le rotor 20 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier l'effet du rapport de vitesse en tête sur les performances des compresseurs. Il a été conçu pour un rapport de vitesse en tête de 0,8. Le rotor 20 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier l'effet du rapport de vitesse en tête sur les performances des compresseurs. Il a été conçu pour un rapport de vitesse en tête de 0,8.
  
-  * Rapport technique original [(cite:moore1978design>Moore. «Performance of a Transonic Fan Stage Designed for a Low Meridional Velocity Ratio » 1978.  {{ https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19780025164/downloads/19780025164.pdf|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1978design,+  * Rapport technique original [(cite:moore1978design>)]: <code>@TechReport{moore1978design,
   author           = {Moore, R. D. and Lewis, George W. and Osborn, Walter M.},   author           = {Moore, R. D. and Lewis, George W. and Osborn, Walter M.},
   date             = {1978},   date             = {1978},
Ligne 160: Ligne 177:
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor20|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor20|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
   * {{ :public:modeles:rotor_20:rotor20.pdf  | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_20:rotor20.pdf  | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_20:rotor20_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_20:rotor20_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 168: Ligne 185:
 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:moore1978design)]. 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:moore1978design)]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Géométrie =====+==== Géométrie ====
  
 La géométrie du rotor 20 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19780025164/downloads/19780025164.pdf|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés. La géométrie du rotor 20 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19780025164/downloads/19780025164.pdf|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_20:gene_aubes_nasa_geom_rotor20.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_20:gene_aubes_nasa_geom_rotor20.png?400 |}}
  
-===== Caractéristiques aérodynamiques  =====+==== Caractéristiques aérodynamiques  ====
 ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^ ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^
 ^ taux de compression  |  [-]     | 1,57     | ^ taux de compression  |  [-]     | 1,57     |
Ligne 182: Ligne 199:
 ^ allongement          |  [-]     | 2,5    | ^ allongement          |  [-]     | 2,5    |
 ^ 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 20 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. +Le matériau original du rotor 20 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 :+
  
 ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^ ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^
Ligne 206: Ligne 221:
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_20:20_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_20:20_intra.png?200 |}}
  <caption>intrados</caption>  <caption>intrados</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_20:20_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_20:20_extra.png?200 |}}
 <caption>extrados</caption> <caption>extrados</caption>
 </col> </col>
Ligne 222: Ligne 237:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B     | 1374,86                      | 218,815                  | +| 1     | 1F     | 1374,86                      | 218,82                  | 
-| 2     | 2B     | 5070,79                      | 807,042                  | +| 2     | 2F     | 5070,79                      | 807,04                  | 
-| 3     | 1T     | 7887,28                      | 125,3                 |+| 3     | 1T     | 7887,28                      | 1255,30                 |
  
  
 +====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_20:campbell_20_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_20:campbell_20_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_20:campbell_20_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 239: Ligne 264:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B     | 1375,47                       | 218,913                 | +| 1     | 1F     | 1375,47                       | 218,91                 | 
-| 2     | 2B     | 5066,25                       | 806,319                  |+| 2     | 2F     | 5066,25                       | 806,32                  |
 | 3     | 1T     | 7896,27                       | 1256,73                  | | 3     | 1T     | 7896,27                       | 1256,73                  |
  
Ligne 248: Ligne 273:
  
 ^ Mode  ^ Type                            ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type                            ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B                              | 1375,5                      | 218,917                | +| 1     | 1F                              | 1375,50                      | 218,92                | 
-| 2     | 2B                              | 5068,12                     | 806,617                |+| 2     | 2F                              | 5068,12                     | 806,62                |
 | 3     | 1T                              | 7898,53                     | 1257,09                | | 3     | 1T                              | 7898,53                     | 1257,09                |
  
 +====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_20:campbell_20_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),
  
-</tabs> +aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption>
-</pane>+
  
 +  * {{ :public:modeles:rotor_20:campbell_20_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_20:campbell_20_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +</pane>
 +</tabs>
  
  
  • public/modeles/rotor_20/accueil.1679267369.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)