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public:modeles:rotor_21:accueil [2023/03/19 20:49] – [Fréquences propres] 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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   * [[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)
   * {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21.pdf | NASA technical report}} (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21.pdf | NASA technical report}} (.pdf)
-  * {{ :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|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>
  
Ligne 45: Ligne 45:
 ===== 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 52: 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 94: 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 =====
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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    | 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 122: 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 142: 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 160: Ligne 177:
   * [[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)
   * {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_21:rotor21_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_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 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 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 222: Ligne 237:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F    | 1512,88                     | 240,783                  | +| 1     | 1F    | 1512,88                     | 240,78                  | 
-| 2     | 2F    | 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 238: Ligne 263:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F    | 1507,80                      | 239,974                  | +| 1     | 1F    | 1507,80                      | 239,97                  | 
-| 2     | 2F    | 5410,47                      | 861,103                 |+| 2     | 2F    | 5410,47                      | 861,10                 |
 | 3     | 1T    | 8689,96                      | 1383,05                  | | 3     | 1T    | 8689,96                      | 1383,05                  |
  
Ligne 246: Ligne 271:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F    | 1507,89                     | 239,988                  | +| 1     | 1F    | 1507,89                     | 239,99                  | 
-| 2     | 2F    | 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.1679273353.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)