Différences

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public:modeles:rotor_52:accueil [2023/02/25 00:01] – ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_52:accueil [2024/07/30 11:43] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
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 **[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor52|Git project]]** **[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor52|Git project]]**
 </modal>  </modal> 
-===== Original model =====+===== About =====
  
  
 Rotor 52 is part of a research program to study fan stages suitable for use in engines for quiet powered lift aircraft. Experimental studies have been conducted on fan stages suitable for use in engines for quiet powered lift aircraft using the externally blown flap. The externally blown flap aircraft requires a large flow of low velocity air for effective lift and low noise during take-off and landing. To meet the low noise requirement, the fans will be required to have low tip speed and low-pressure ratio. The pressure ratios of interest in the program range from 1.15 to 1.4. Rotor 52 has a pressure ratio of 1.25. Rotor 52 is part of a research program to study fan stages suitable for use in engines for quiet powered lift aircraft. Experimental studies have been conducted on fan stages suitable for use in engines for quiet powered lift aircraft using the externally blown flap. The externally blown flap aircraft requires a large flow of low velocity air for effective lift and low noise during take-off and landing. To meet the low noise requirement, the fans will be required to have low tip speed and low-pressure ratio. The pressure ratios of interest in the program range from 1.15 to 1.4. Rotor 52 has a pressure ratio of 1.25.
  
-  * Original technical report [(cite:moore1974design>Moore. «Aerodynamic performance of a 1.25-pressure-ratio axial-flow fan stage » 1974.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1974design,+  * Original technical report [(cite:moore1974design>Moore R. D., Steinke R. J. «Aerodynamic performance of a 1.25-pressure-ratio axial-flow fan stage » 1974.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1974design,
   author           = {Moore, Royce D. and Steinke, Ronald J.},   author           = {Moore, Royce D. and Steinke, Ronald J.},
   date             = {1974},   date             = {1974},
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 {{ :public:modeles:rotor_52:gene_aubes_nasa_image_rotor52.png?200 |}} {{ :public:modeles:rotor_52:gene_aubes_nasa_image_rotor52.png?200 |}}
-<caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337 p.87</caption>+<caption>Fig. 1 https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337 p.87</caption>
    
  
 <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/rotor52|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor52|downloadable models]] (Git project)
-  * PDF of the NASA report : {{ :public:modeles:rotor_52:rotor52.pdf |}} +  * {{ :public:modeles:rotor_52:rotor52.pdf | NASA technical report}} (.pdf) 
-  * CSV file of the blade geometry : {{ :public:modeles:rotor_52:rotor52_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_52:rotor52_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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-===== Geometry =====+==== Geometry ====
  
 The geometry of rotor 52 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees. The geometry of rotor 52 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees.
 {{ :public:modeles:rotor_52:gene_aubes_nasa_geom_rotor52.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_52:gene_aubes_nasa_geom_rotor52.png?400 |}}
  
-===== Aerodynamic design  =====+==== Aerodynamic design  ====
  
-^                      ^  unit  ^ values  ^+^                      ^  unit  ^ value  ^
 ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.25     | ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.25     |
 ^ mass flow       |  [kg/s]  | 32.7     | ^ mass flow       |  [kg/s]  | 32.7     |
Ligne 55: Ligne 56:
 ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.86     | ^ aspect ratio          |  [-]     | 2.86     |
 ^ number of blades       |  [-]     | 30      | ^ number of blades       |  [-]     | 30      |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 1020.1 |+^ nominal rotation speed $\omega_n$  |  [rad/s]  | 1020.1 |
  
-===== Material properties  =====+==== Material properties  ====
  
-The original material of the rotor 52 is not defined in the NASA report.+The original material of the rotor 52 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 79: Ligne 78:
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_52:52_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_52:52_intra.png?200 |}}
  <caption>pressure side</caption>  <caption>pressure side</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_52:52_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_52:52_extra.png?200 |}}
 <caption>suction side</caption> <caption>suction side</caption>
 </col> </col>
Ligne 97: Ligne 96:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1201.85                       | 191.281                  | +| 1     | 1B    | 1201.85                       | 191.28                  | 
-| 2     | 2B    | 4083.72                      | 649.945                  |+| 2     | 2B    | 4083.72                      | 649.95                  |
 | 3     | 1T    | 7124.94                      | 1133.97                  | | 3     | 1T    | 7124.94                      | 1133.97                  |
  
 +====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_52:campbell_eng_52_ref.png?500 }}
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal rotation speed ωₙ = 1 020.1 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_52:campbell_eng_52_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_52:campbell_52_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
  
  
Ligne 117: Ligne 124:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1205.98                       | 191.937                  | +| 1     | 1B    | 1205.98                       | 191.94                  | 
-| 2     | 2B    | 4095.73                       | 651.856                  |+| 2     | 2B    | 4095.73                       | 651.86                  |
 | 3     | 1T    | 7145.74                       | 1137.28                  | | 3     | 1T    | 7145.74                       | 1137.28                  |
  
Ligne 125: Ligne 132:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1206                      | 191.941                  | +| 1     | 1B    | 1206                      | 191.94                  | 
-| 2     | 2B    | 4096.63                      | 651.999                 |+| 2     | 2B    | 4096.63                      | 652                 |
 | 3     | 1T    | 7148.25                      | 1137.68                  | | 3     | 1T    | 7148.25                      | 1137.68                  |
  
 +
 +
 +====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_52:campbell_eng_52_ini.png?500 }}
 +
 +
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal speed ωₙ = 1 020.1 rad/s), 
 +
 +initial blade (orange), reference blade (gray) </caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_52:campbell_eng_52_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_52:campbell_52_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
  
  
Ligne 140: Ligne 161:
 </modal> </modal>
  
-===== Modèle original =====+===== À propos =====
  
 Le rotor 52 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les étages de soufflante susceptibles d'être utilisés dans des moteurs d'avions plus silencieux. Des études expérimentales ont été menées sur des étages de soufflante utilisant un volet à soufflage externe. L’utilisation de tel volets nécessite un grand débit d'air à faible vitesse pour une portance efficace et un faible niveau de bruit au décollage et à l'atterrissage. Pour répondre à cette exigence de faible bruit, les soufflantes devront avoir une faible vitesse en tête et un faible taux de compression. Les taux de compression d'intérêt dans le programme varient de 1,15 à 1,4. Le rotor 52 possède un taux de compression de 1,25. Le rotor 52 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les étages de soufflante susceptibles d'être utilisés dans des moteurs d'avions plus silencieux. Des études expérimentales ont été menées sur des étages de soufflante utilisant un volet à soufflage externe. L’utilisation de tel volets nécessite un grand débit d'air à faible vitesse pour une portance efficace et un faible niveau de bruit au décollage et à l'atterrissage. Pour répondre à cette exigence de faible bruit, les soufflantes devront avoir une faible vitesse en tête et un faible taux de compression. Les taux de compression d'intérêt dans le programme varient de 1,15 à 1,4. Le rotor 52 possède un taux de compression de 1,25.
  
-  * Rapport technique original [(cite:moore1974design>Moore. «Aerodynamic performance of a 1.25-pressure-ratio axial-flow fan stage » 1974.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337|pdf}})]: <code>@TechReport{moore1974design,+  * Rapport technique original [(cite:moore1974design>)]: <code>@TechReport{moore1974design,
   author           = {Moore, Royce D. and Steinke, Ronald J.},   author           = {Moore, Royce D. and Steinke, Ronald J.},
   date             = {1974},   date             = {1974},
Ligne 156: Ligne 177:
   * Photographie :   * Photographie :
 {{ :public:modeles:rotor_52:gene_aubes_nasa_image_rotor52.png?200 |}} {{ :public:modeles:rotor_52:gene_aubes_nasa_image_rotor52.png?200 |}}
-<caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337 p.87</caption>+<caption>Fig. 1 https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337 p.87</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/rotor52|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor52|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
-  * PDF du rapport de la NASA : {{ :public:modeles:rotor_52:rotor52.pdf |}} +  * {{ :public:modeles:rotor_52:rotor52.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf) 
-  * Fichier CSV de la géométrie : {{ :public:modeles:rotor_52:rotor52_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_52:rotor52_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>
 +
  
 ===== Aube de référence ===== ===== Aube de référence =====
Ligne 168: Ligne 190:
 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:moore1974design)]. 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:moore1974design)]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
-===== Géométrie =====+==== Géométrie ====
  
 La géométrie du rotor 52 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés. La géométrie du rotor 52 est décrite dans le [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19740026337|rapport d'origine de la NASA]] par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés.
Ligne 174: Ligne 196:
 {{ :public:modeles:rotor_52:gene_aubes_nasa_geom_rotor52.png?400 |}} {{ :public:modeles:rotor_52:gene_aubes_nasa_geom_rotor52.png?400 |}}
  
-===== Caractéristiques aérodynamiques  =====+==== Caractéristiques aérodynamiques  ====
 ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^ ^                      ^  unités  ^ valeurs  ^
 ^ taux de compression  |  [-]     | 1,25     | ^ taux de compression  |  [-]     | 1,25     |
Ligne 182: Ligne 204:
 ^ allongement          |  [-]     | 2,86     | ^ allongement          |  [-]     | 2,86     |
 ^ nombre d'aubes       |  [-]     | 30     | ^ nombre d'aubes       |  [-]     | 30     |
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 1020,1  |+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$  |  [rad/s]  | 1020,1  |
  
-===== Propriétés matériau  =====+==== Propriétés matériau  ====
  
-Le matériau original du rotor 52 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. +Le matériau original du rotor 52 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 226:
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_52:52_intra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_52:52_intra.png?200 |}}
  <caption>intrados</caption>  <caption>intrados</caption>
 </col> </col>
 <col md="4"> <col md="4">
-{{:public:modeles:rotor_52:52_extra.png?200|}}+{{ :public:modeles:rotor_52:52_extra.png?200 |}}
 <caption>extrados</caption> <caption>extrados</caption>
 </col> </col>
Ligne 222: Ligne 242:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1201,85                       | 191,281                  | +| 1     | 1F    | 1201,85                       | 191,28                  | 
-| 2     | 2B    | 4083,72                      | 649,945                  |+| 2     | 2F    | 4083,72                      | 649,95                  |
 | 3     | 1T    | 7124,94                      | 1133,97                  | | 3     | 1T    | 7124,94                      | 1133,97                  |
  
 +====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_52:campbell_52_ref.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 020,1 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_52:campbell_52_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_52:campbell_52_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 238: Ligne 268:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1205,98                       | 191,937                  | +| 1     | 1F    | 1205,98                       | 191,94                  | 
-| 2     | 2B    | 4095,73                       | 651,856                  |+| 2     | 2F    | 4095,73                       | 651,86                  |
 | 3     | 1T    | 7145,74                       | 1137,28                  | | 3     | 1T    | 7145,74                       | 1137,28                  |
  
Ligne 246: Ligne 276:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 1206                      | 191,941                  | +| 1     | 1F    | 1206                      | 191,94                  | 
-| 2     | 2B    | 4096,63                      | 651,999                 |+| 2     | 2F    | 4096,63                      | 652                 |
 | 3     | 1T    | 7148,25                      | 1137,68                  | | 3     | 1T    | 7148,25                      | 1137,68                  |
  
  
-</tabs> 
-</pane> 
  
 +====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_52:campbell_52_ini.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 020,1 rad/s),
 +
 +aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_52:campbell_52_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_52:campbell_52_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
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  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
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