Rotor 51A

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• Original NASA technical report ^[1]:

  @TechReport{osborn1974performance,
    author           = {Osborn, Walter Martin and Steinke, Ronald J},
    date             = {1974},
    institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
    title            = {Performance of a 1.15-pressure-ratio Axial-flow Fan Stage with a Blade Tip Solidity of 0.5},
    number           = {NASA-TM X-3052},
    url              = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19740021256},
  }
  

• Pictures :

  

  Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19740021256 p.67

  

  Fig2. https://ntrs.nasa.gov/citations/19740021256 p.67

Reference blade

The reference blade is defined with multiple-circular arc profiles^[3] given in the original NASA report^[4]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD^[2].

Geometry

The geometry of rotor 51A is described in the original NASA report by the following table. The lenghts are in inches and the angles in degrees.

IMAGE

Aerodynamic design

^ ^ unit ^ value ^ ^ pressure ratio | [-] | 1.53 | ^ mass flow | [kg/s] | 33.5 | ^ tip speed | [m/s] | 350.8 | ^ tip solidity | [-] | 1.3 | ^ aspect ratio | [-] | 3.6 | ^ rotative speed | [rad/s] | 1381.25 |

Material properties

The material of rotor 51A is not defined in the original NASA report. A 200-grade maraging steel is considered: ^ ^ unit ^ value ^ ^ alloy | [-] | 18-Ni-200-maraging | ^ Young's modulus | [GPa] | 180 | ^ density | [kg/m3] | 8000 | ^ Poisson's ratio | [-] | 0.3 | ^ yield stress | [GPa] | 1.38 |

CAD model

The CAD model is computed with the open source code OpenMCAD^[2].

pressure side

suction side

Natural frequencies

First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh computed with OpenMCAD^[2]:

Initial blade

The initial blade is defined with in-house LAVA parameters^[5] computed from the reference blade CAD model. The initial blade is usually used as starting point for an optimization process. Its geometry is similar to the one of the reference blade.

Natural frequencies

First three natural frequencies (with clamped root)

• from the whole mesh:

• from the reduced order model:

À propos

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• Rapport technique original ^[1]:

  @TechReport{osborn1974performance,
    author           = {Osborn, Walter Martin and Steinke, Ronald J},
    date             = {1974},
    institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
    title            = {Performance of a 1.15-pressure-ratio Axial-flow Fan Stage with a Blade Tip Solidity of 0.5},
    number           = {NASA-TM X-3052},
    url              = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19740021256},
  }

• Photographies :

  

  Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19740021256 p.67

  

  Fig2. https://ntrs.nasa.gov/citations/19740021256 p.67

Aube de référence

L'aube de référence est définie par des profils de type arcs circulaires multiples^[3], donnés dans le rapport technique original de la NASA^[4]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD^[2].

Géométrie

La géométrie du rotor 51A est décrite dans le rapport d'origine de la NASA par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en pouces et en degrés.

image

==== Caractéristiques aérodynamiques ==== ^ ^ unité ^ valeurs ^ ^ taux de compression | [-] | 1,53 | ^ débit massique | [kg/s] | 33,5 | ^ vitesse en tête | [m/s] | 350,8 | ^ solidité en tête | [-] | 1,3 | ^ allongement | [-] | 3,6 | ^ vitesse de rotation | [rad/s] | 1381,25 |

Propriétés matériau

Le matériau original du rotor 51A n'est pas défini dans le rapport de la NASA. Un acier maraging de grade 200 est considéré:

Modèle CAO

Le modèle CAO est obtenu avec OpenMCAD^[2].

intrados

extrados

==== Fréquences propres ====

Fréquences des trois premiers modes (noeuds du pied d'aube encastrés) pour le maillage obtenu avec OpenMCAD^[2] :

Aube initiale

L'aube initiale est définie par des paramètres spécifiques au LAVA^[5] obtenus à partir du modèle CAO de l'aube de référence. L'aube initiale est classiquement utilisée comme point de départ dans le cadre de procédures d'optimisation; sa géométrie est similaire à celle de l'aube de référence.

Fréquences propres

Fréquences des trois premiers modes (noeuds du pied d'aube encastrés),

• pour le maillage complet :

• pour le modèle réduit :