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public:modeles:rotor_23b:accueil [2023/03/19 22:32] – ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_23b:accueil [2024/08/06 17:01] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
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 Rotor 23B is part of a research program to study the effects of aspect ratio, diffusion factor, and solidity on rotors. To do so, experimental studies have been conducted on a series of high-hub-tip-radius-ratio compressor stages representative of the middle and latter stages of axial-flow compressors. In fact, 14 middle stages were tested to assess the effects on performance of varying both diffusion through the rotor and stator blades and blade aspect ratio. Among these 14 stages, there are rotors 23B, 24A, 25A, 26B, 27A and 28B. Both the tip diameter and the hub-tip radius ratio were held constant throughout each stage at 50.8 centimeters and 0.8, respectively. Rotor 23B is part of a research program to study the effects of aspect ratio, diffusion factor, and solidity on rotors. To do so, experimental studies have been conducted on a series of high-hub-tip-radius-ratio compressor stages representative of the middle and latter stages of axial-flow compressors. In fact, 14 middle stages were tested to assess the effects on performance of varying both diffusion through the rotor and stator blades and blade aspect ratio. Among these 14 stages, there are rotors 23B, 24A, 25A, 26B, 27A and 28B. Both the tip diameter and the hub-tip radius ratio were held constant throughout each stage at 50.8 centimeters and 0.8, respectively.
  
-  * Original technical report [(cite:britsch1979design>Britsch. «Design and overall performance of four highly loaded, high speed inlet stages for an advanced high-pressure-ratio core compressor » 1979.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19790025039|pdf}})]: <code>@TechReport{britsch1979design,+  * Original technical report [(cite:britsch1979design>Britsch //et al// «Design and overall performance of four highly loaded, high speed inlet stages for an advanced high-pressure-ratio core compressor » 1979.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19790025039|pdf}})]: <code>@TechReport{britsch1979design,
   author           = {Britsch, Werner R. and Osborn, Walter M. and Laessig, Mark R.},   author           = {Britsch, Werner R. and Osborn, Walter M. and Laessig, Mark R.},
   date             = {1979},   date             = {1979},
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 </code> </code>
   * Picture :    * Picture : 
- 
 {{ :public:modeles:rotor_23b:gene_aubes_nasa_image_rotor23b.png?300 |}} {{ :public:modeles:rotor_23b:gene_aubes_nasa_image_rotor23b.png?300 |}}
-<caption>https://catalog.archives.gov/id/17446275</caption> +<caption>Fig1. https://catalog.archives.gov/id/17446275</caption> 
- <code>@Misc{brown1975records, +  *  <code>@Misc{brown1975records, 
-author   = {BROWN, M.},+author   = {Brown, M.},
 title    = {Rotor 23B - Stator 20B. {R}ecords of the {N}ational {A}eronautics and {S}pace {A}dministration, 1903 - 2006. {P}hotographs relating to agency activities, facilities and personnel, 1973 - 2013}, title    = {Rotor 23B - Stator 20B. {R}ecords of the {N}ational {A}eronautics and {S}pace {A}dministration, 1903 - 2006. {P}hotographs relating to agency activities, facilities and personnel, 1973 - 2013},
-note     = {\href{https://catalog.archives.gov/id/17446275}{https://catalog.archives.gov/id/17446275}, 1975 }, % for Fig. 1}+url      = {https://catalog.archives.gov/id/17446275}}
 </code> </code>
- 
  
 <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/rotor23b|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor23b|downloadable models]] (Git project)
   * {{ :public:modeles:rotor_23b:rotor23b.pdf | NASA technical report}} (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_23b:rotor23b.pdf | NASA technical report}} (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_23b:rotor23b_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_23b:rotor23b_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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 ^ aspect ratio          |  [-]     | 1     | ^ aspect ratio          |  [-]     | 1     |
 ^ number of blades       |  [-]     | 50      | ^ number of blades       |  [-]     | 50      |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 960.28 | +^ nominal rotation speed $\omega_n$  |  [rad/s]  | 960.28 |
-==== Material properties  ====+
  
-The original material of the rotor 23B is not defined in the NASA report.+===== Material properties  =====
  
-Considered properties: 200-grade maraging steel :+The original material of the rotor 23B is not defined in the NASA report. A generic titanium Ti-6Al-4V is considered:
  
 ^                         ^  unit    ^ value             ^ ^                         ^  unit    ^ value             ^
-^ alloy                |  [-]      | 18-Ni-200-maraging  | +^ alloy                |  [-]      | Ti-6Al-4V  | 
-^ Young's modulus          |  [GPa]    | 180                 | +^ Young's modulus          |  [GPa]    | 108                 | 
-^ density         |  [kg/m3]  | 8000                | +^ density         |  [kg/m3]  | 4400| 
-^ Poisson's ratio  |  [-]      | 0.3                 | +^ Poisson's ratio  |  [-]      | 0.34                 | 
-^ yield stress        |  [GPa]    | 1.38                | +^ yield stress        |  [GPa]    | 0.824               |
  
  
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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   | 6548.4                       | 1042.21                 |+| 1     | 1B   | 6548.40                       | 1042.21                 |
 | 2     | 1T   | 15063.74                     | 2397.47                  | | 2     | 1T   | 15063.74                     | 2397.47                  |
 | 3     | 2B    | 28660.44                     | 4561.45                  | | 3     | 2B    | 28660.44                     | 4561.45                  |
  
  
 +====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_23b:campbell_eng_23_ref.png?500 }}
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal rotation speed ωₙ = 960.28 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_23b:campbell_eng_23_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_23b:campbell_23_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    | 6612.49                      | 1052.41                  | | 1     | 1B    | 6612.49                      | 1052.41                  |
-| 2     | 1T    | 15121.8                      | 2406.71                  |+| 2     | 1T    | 15121.80                      | 2406.71                  |
 | 3     | 2B    | 28889.33                     | 4597.88                  | | 3     | 2B    | 28889.33                     | 4597.88                  |
  
Ligne 130: Ligne 134:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 6613.05                     | 1052.5                  | +| 1     | 1B    | 6613.05                     | 1052.50                  | 
-| 2     | 1T   | 15126.14                    | 2407.4                  |+| 2     | 1T   | 15126.14                    | 2407.40                  |
 | 3     | 2B    | 28946.25                    | 4606.94                 | | 3     | 2B    | 28946.25                    | 4606.94                 |
  
 +====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_23b:campbell_eng_23b_ini.png?500 }}
 +
 +
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal speed ωₙ = 960.28 rad/s), 
 +
 +initial blade (orange), reference blade (gray) </caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_23b:campbell_eng_23b_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_23b:campbell_23b_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
  
 </pane> </pane>
Ligne 147: Ligne 162:
 ===== À propos ===== ===== À propos =====
  
-Le rotor 23B fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les effets de l’allongement, du facteur de diffusion et de la solidité des rotors. Pour ce faire, des études expérimentales ont été menées sur une série d'étages de compresseurs à fort rapport entre les rayons du moyeu et de la tête d’aube, représentatifs des étages moyens et avancés des compresseurs à flux axial. En effet, 14 étages intermédiaires ont été testés pour évaluer les effets sur les performances de la variation de la diffusion et de l’allongement des aubes. Parmi ces 14 étages, on trouve les rotors 23B, 24A, 25A, 26B, 27A et 28B. Le diamètre de l'extrémité des aubes et le rapport entre les rayons du moyeu et de la tête d’aube ont été maintenus constants tout au long de chaque étage à 50.8 centimètres et 0.8, respectivement.+Le rotor 23B fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les effets de l’allongement, du facteur de diffusion et de la solidité des rotors. Pour ce faire, des études expérimentales ont été menées sur une série d'étages de compresseurs à fort rapport entre les rayons du moyeu et de la tête d’aube, représentatifs des étages moyens et avancés des compresseurs à flux axial. En effet, 14 étages intermédiaires ont été testés pour évaluer les effets sur les performances de la variation de la diffusion et de l’allongement des aubes. Parmi ces 14 étages, on trouve les rotors 23B, 24A, 25A, 26B, 27A et 28B. Le diamètre de l'extrémité des aubes et le rapport entre les rayons du moyeu et de la tête d’aube ont été maintenus constants tout au long de chaque étage, respectivement à 50,8 centimètres et 0,8.
  
  
-  * Rapport technique original [(cite:britsch1979design>Britsch. «Design and overall performance of four highly loaded, high speed inlet stages for an advanced high-pressure-ratio core compressor » 1979.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19790025039|pdf}})]: <code>@TechReport{britsch1979design,+  * Rapport technique original [(cite:britsch1979design>)]: <code>@TechReport{britsch1979design,
   author           = {Britsch, Werner R. and Osborn, Walter M. and Laessig, Mark R.},   author           = {Britsch, Werner R. and Osborn, Walter M. and Laessig, Mark R.},
   date             = {1979},   date             = {1979},
Ligne 160: Ligne 175:
 </code> </code>
   * Photographie :   * Photographie :
- 
 {{ :public:modeles:rotor_23b:gene_aubes_nasa_image_rotor23b.png?300 |}} {{ :public:modeles:rotor_23b:gene_aubes_nasa_image_rotor23b.png?300 |}}
-<caption>https://catalog.archives.gov/id/17446275</caption> +<caption>Fig1. https://catalog.archives.gov/id/17446275</caption> 
- <code>@Misc{brown1975records, +  *  <code>@Misc{brown1975records, 
-author   = {BROWN, M.},+author   = {Brown, M.},
 title    = {Rotor 23B - Stator 20B. {R}ecords of the {N}ational {A}eronautics and {S}pace {A}dministration, 1903 - 2006. {P}hotographs relating to agency activities, facilities and personnel, 1973 - 2013}, title    = {Rotor 23B - Stator 20B. {R}ecords of the {N}ational {A}eronautics and {S}pace {A}dministration, 1903 - 2006. {P}hotographs relating to agency activities, facilities and personnel, 1973 - 2013},
-note     = {\href{https://catalog.archives.gov/id/17446275}{https://catalog.archives.gov/id/17446275}, 1975 }, % for Fig. 1}+url      = {https://catalog.archives.gov/id/17446275}}
 </code> </code>
  
Ligne 173: Ligne 187:
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor23b|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor23b|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
   * {{ :public:modeles:rotor_23b:rotor23b.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_23b:rotor23b.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_23b:rotor23b_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_23b:rotor23b_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 195: Ligne 209:
 ^ allongement          |  [-]     | 1     | ^ allongement          |  [-]     | 1     |
 ^ nombre d'aubes       |  [-]     | 50     | ^ nombre d'aubes       |  [-]     | 50     |
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 960,28  |+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$ |  [rad/s]  | 960,28  |
  
-==== Propriétés matériau  ====+===== Propriétés matériau  =====
  
-Le matériau original du rotor 23B n'est pas défini dans le rapport de la NASA. +Le matériau original du rotor 23B n'est pas défini dans le rapport de la NASA. Un alliage de titane Ti-6Al-4v est considéré :
- +
-Propriétés considérées : un acier maraging de grade 200 :+
  
 ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^ ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^
-^ alliage                 |  [-]      | 18-Ni-200-maraging  | +^ alliage                 |  [-]      | Ti-6Al-4v | 
-^ module d'Young          |  [GPa]    | 180                 | +^ module d'Young          |  [GPa]    | 108                 | 
-^ masse volumique         |  [kg/m3]  | 8000                | +^ masse volumique         |  [kg/m3]  | 4400                | 
-^ coefficient de Poisson  |  [-]      | 0,3                 | +^ coefficient de Poisson  |  [-]      | 0,34                 | 
-^ limite élastique        |  [GPa]    | 1,38                |+^ limite élastique        |  [GPa]    | 0,824                |
  
  
Ligne 235: Ligne 247:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F    | 6548,4                       | 1042,21                 |+| 1     | 1F    | 6548,40                       | 1042,21                 |
 | 2     | 1T   | 15063,74                     | 2397,47                  | | 2     | 1T   | 15063,74                     | 2397,47                  |
 | 3     | 2F    | 28660,44                     | 4561,45                  | | 3     | 2F    | 28660,44                     | 4561,45                  |
  
 +====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_23B:campbell_23_ref.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 960,28 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_23B:campbell_23_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_23B:campbell_23_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 252: Ligne 274:
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
 | 1     | 1F    | 6612,49                      | 1052,41                  | | 1     | 1F    | 6612,49                      | 1052,41                  |
-| 2     | 1T    | 15121,8                      | 2406,71                  |+| 2     | 1T    | 15121,80                      | 2406,71                  |
 | 3     | 2F    | 28889,33                     | 4597,88                  | | 3     | 2F    | 28889,33                     | 4597,88                  |
  
Ligne 259: Ligne 281:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1F    | 6613,05                     | 1052,5                  | +| 1     | 1F    | 6613,05                     | 1052,50                  | 
-| 2     | 1T    | 15126,14                    | 2407,4                  |+| 2     | 1T    | 15126,14                    | 2407,40                  |
 | 3     | 2F    | 28946,25                    | 4606,94                 | | 3     | 2F    | 28946,25                    | 4606,94                 |
  
 +====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:
  
-</tabs> +{{ :public:modeles:rotor_23b:campbell_23b_ini.png?500 }} 
-</pane>+<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 960,28 rad/s),
  
 +aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_23b:campbell_23b_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_23b:campbell_23b_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +</pane>
 +</tabs>
  
  
  • public/modeles/rotor_23b/accueil.1679279520.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)