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public:modeles:rotor_21:accueil [2023/03/19 18:00] – ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_21:accueil [2024/08/06 16:59] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
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 **[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor21|Git project]]** **[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor21|Git project]]**
 </modal>  </modal> 
-===== Original model =====+===== About =====
 Rotor 21 is part of a research program to study the experimental performances of a stage when the design blade loading in the rotor tip region has been substantially reduced. In Rotor 21 is part of a research program to study the experimental performances of a stage when the design blade loading in the rotor tip region has been substantially reduced. In
 order to produce the same overall pressure ratio as a reference stage (rotor 11), the blade loading levels in the midspan portion of the present rotor blade had to be relatively high. order to produce the same overall pressure ratio as a reference stage (rotor 11), the blade loading levels in the midspan portion of the present rotor blade had to be relatively high.
  
-  * Original technical report [(cite:schmidt1978design>Schmidt. «Performance With and Without Inlet Radial Distortion of a Transonic Fan Stage Designed for Reduced Loading in the Tip Region » 1978.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19780022114|pdf}})]: <code>@TechReport{schmidt1978design,+  * Original technical report [(cite:schmidt1978design>Schmidt J. F., Ruggeri R. S. «Performance With and Without Inlet Radial Distortion of a Transonic Fan Stage Designed for Reduced Loading in the Tip Region » 1978.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19780022114|pdf}})]: <code>@TechReport{schmidt1978design,
   author           = {Schmidt, James F. and Ruggeri, Robert S.},   author           = {Schmidt, James F. and Ruggeri, Robert S.},
   date             = {1978},   date             = {1978},
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-<callout type="info" icon="true" title="Documents utiles"> +<callout type="info" icon="true" title="Useful documents"> 
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor21|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor21|downloadable models]] (Git project)
-  * PDF of the NASA report : {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21.pdf |}} +  * {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21.pdf | NASA technical report}} (.pdf) 
-  * CSV file of the blade geometry : {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21_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_21:rotor21_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>
 +
  
 ===== Reference blade ===== ===== Reference blade =====
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 ===== 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 51: Ligne 52:
 ^ 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 21 is not defined in the NASA report.+The original material of the rotor 21 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                 |
Ligne 75: Ligne 74:
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_21:21_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_21:21_intra.png?200 |}}
  <caption>pressure side</caption>  <caption>pressure side</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_21:21_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_21:21_extra.png?200 |}}
 <caption>suction side</caption> <caption>suction side</caption>
 </col> </col>
Ligne 93: Ligne 92:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1512.88                     | 240.783                  | +| 1     | 1B    | 1512.88                     | 240.78                  | 
-| 2     | 2B   | 5410.9                      | 861.171                  |+| 2     | 2B   | 5410.90                      | 861.17                  |
 | 3     | 1T    | 8729.48                     | 1389.34                  | | 3     | 1T    | 8729.48                     | 1389.34                  |
  
  
 +====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_21:campbell_eng_21_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_21:campbell_eng_21_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_21:campbell_21_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
  
 ===== Initial blade ===== ===== Initial blade =====
Ligne 113: Ligne 120:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1507.80                      | 239.974                  | +| 1     | 1B    | 1507.80                      | 239.97                  | 
-| 2     | 2B    | 5410.47                      | 861.103                 |+| 2     | 2B    | 5410.47                      | 861.10                 |
 | 3     | 1T    | 8689.96                      | 1383.05                  | | 3     | 1T    | 8689.96                      | 1383.05                  |
  
Ligne 121: Ligne 128:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1507.89                     | 239,988                  | +| 1     | 1B    | 1507.89                     | 239,99                  | 
-| 2     | 2B    | 5411.17                     | 861.216                  |+| 2     | 2B    | 5411.17                     | 861.22                  |
 | 3     | 1T    | 8691.72                     | 1383.33                  | | 3     | 1T    | 8691.72                     | 1383.33                  |
  
 +====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_21:campbell_eng_21_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_21:campbell_eng_21_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_21:campbell_21_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
  
 </pane> </pane>
Ligne 141: Ligne 159:
 Le rotor 21 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les performances expérimentales d'un étage de soufflante lorsque la charge des aubes dans la région de l'extrémité du rotor a été considérablement réduite. Afin de produire le même taux de compression global que l’étage de référence (rotor 11), les niveaux de charge des aubes dans la partie médiane de l’aube du rotor actuel ont été relativement augmentés. Le rotor 21 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les performances expérimentales d'un étage de soufflante lorsque la charge des aubes dans la région de l'extrémité du rotor a été considérablement réduite. Afin de produire le même taux de compression global que l’étage de référence (rotor 11), les niveaux de charge des aubes dans la partie médiane de l’aube du rotor actuel ont été relativement augmentés.
  
-  * Rapport technique original [(cite:schmidt1978design>Schmidt. «Performance With and Without Inlet Radial Distortion of a Transonic Fan Stage Designed for Reduced Loading in the Tip Region » 1978.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19780022114|pdf}})]: <code>@TechReport{schmidt1978design,+  * Rapport technique original [(cite:schmidt1978design>)]: <code>@TechReport{schmidt1978design,
   author           = {Schmidt, James F. and Ruggeri, Robert S.},   author           = {Schmidt, James F. and Ruggeri, Robert S.},
   date             = {1978},   date             = {1978},
Ligne 153: Ligne 171:
 {{ :public:modeles:rotor_21:gene_aubes_nasa_image_rotor21.png?300 |}} {{ :public:modeles:rotor_21:gene_aubes_nasa_image_rotor21.png?300 |}}
 <caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19780022114 p.68 </caption> <caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19780022114 p.68 </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/rotor21|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor21|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
-  * PDF du rapport de la NASA : {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21.pdf |}} +  * {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf) 
-  * Fichier CSV de la géométrie : {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21_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_21:rotor21_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 180: 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 21 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. +Le matériau original du rotor 21 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 204: Ligne 221:
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_21:21_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_21:21_intra.png?200 |}}
  <caption>intrados</caption>  <caption>intrados</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_21:21_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_21:21_extra.png?200 |}}
 <caption>extrados</caption> <caption>extrados</caption>
 </col> </col>
Ligne 220: Ligne 237:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1512,88                     | 240,783                  | +| 1     | 1F    | 1512,88                     | 240,78                  | 
-| 2     | 2B    | 5410,9                      | 861,171                  |+| 2     | 2F    | 5410,90                      | 861,17                  |
 | 3     | 1T    | 8729,48                     | 1389,34                  | | 3     | 1T    | 8729,48                     | 1389,34                  |
  
 +====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_21:campbell_21_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_21:campbell_21_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_21:campbell_21_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 236: Ligne 263:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1507,80                      | 239,974                  | +| 1     | 1F    | 1507,80                      | 239,97                  | 
-| 2     | 2B    | 5410,47                      | 861,103                 |+| 2     | 2F    | 5410,47                      | 861,10                 |
 | 3     | 1T    | 8689,96                      | 1383,05                  | | 3     | 1T    | 8689,96                      | 1383,05                  |
  
Ligne 244: Ligne 271:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1507,89                     | 239,988                  | +| 1     | 1F    | 1507,89                     | 239,99                  | 
-| 2     | 2B    | 5411,17                     | 861,216                  |+| 2     | 2F    | 5411,17                     | 861,22                  |
 | 3     | 1T    | 8691,72                     | 1383,33                  | | 3     | 1T    | 8691,72                     | 1383,33                  |
  
 +====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_21:campbell_21_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_21:campbell_21_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_21:campbell_21_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
  
-</tabs> 
 </pane> </pane>
  
 +</tabs>
  
  
  • public/modeles/rotor_21/accueil.1679263207.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)