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public:modeles:rotor_55:accueil [2023/04/02 00:10] – ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_55:accueil [2024/07/30 12:17] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
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 Rotor 55 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 55 has a pressure ratio of 1.2. Rotor 55 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 55 has a pressure ratio of 1.2.
  
-* Original technical report [(cite:lewis1973design>Lewis. «Performance of a 1.20-pressure-ratio STOL fan stage at three rotor blade setting angles » 1973.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19730018974|pdf}})]: <code>@TechReport{lewis1973design,+* Original technical report [(cite:lewis1973design>Lewis G. W., Moore R. D. «Performance of a 1.20-pressure-ratio STOL fan stage at three rotor blade setting angles » 1973.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19730018974|pdf}})]: <code>@TechReport{lewis1973design,
   author           = {Lewis, George W. and Moore, R. D. and Kovich, George},   author           = {Lewis, George W. and Moore, R. D. and Kovich, George},
   date             = {1973},   date             = {1973},
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 {{ :public:modeles:rotor_55:gene_aubes_nasa_image_rotor55.png?300 |}} {{ :public:modeles:rotor_55:gene_aubes_nasa_image_rotor55.png?300 |}}
-<caption>Fig1. https://catalog.archives.gov/id/17426841</caption>+<caption>Fig. 1 https://catalog.archives.gov/id/17426841</caption>
  
-<code>@Misc{marton1975records,+  * <code>@Misc{marton1975records,
 author   = {Marton, J.}, author   = {Marton, J.},
 title    = {STOL short take off landing 55 GE General Electric 15 blade rotor showing blade damage. {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    = {STOL short take off landing 55 GE General Electric 15 blade rotor showing blade damage. {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/17426841}{https://catalog.archives.gov/id/17426841}, 1975 }, % for Fig. 1}+year     = {1975}, 
 +url      = {https://catalog.archives.gov/id/17426841}
 </code> </code>
  
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   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor55|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor55|downloadable models]] (Git project)
   * {{ :public:modeles:rotor_55:rotor55.pdf | NASA technical report}} (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_55:rotor55.pdf | NASA technical report}} (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_55:rotor55_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_55:rotor55_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 59: Ligne 60:
 ^ aspect ratio          |  [-]     | 1.43     | ^ aspect ratio          |  [-]     | 1.43     |
 ^ number of blades       |  [-]     | 15      | ^ number of blades       |  [-]     | 15      |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 839.85 |+^ nominal rotation speed $\omega_n$   |  [rad/s]  | 839.85 |
  
 ==== Material properties  ==== ==== Material properties  ====
  
-The original material of the rotor 55 is not defined in the NASA report. +The original material of the rotor 55 is not defined in the NASA report. A generic titanium Ti-6Al-4V is considered:  
- +
-Considered properties: Ti-6Al-4V, generic titanium :+
  
 ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^ ^                         ^  unité    ^ valeurs             ^
Ligne 101: Ligne 100:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    |       2781.095                 | 442.625                  | +| 1     | 1B    | 2781.10                       | 442.63                  | 
-| 2     | 2B    |       7272.47               | 1157.45                  | +| 2     | 2B    | 7272.47                       | 1157.45                | 
-| 3     | 1T    |       10993.56               | 1749.68                  |+| 3     | 1T    | 10993.56                       | 1749.68                  |
  
 +====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_55:campbell_eng_55_ref.png?500 }}
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal rotation speed ωₙ = 839.85 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_55:campbell_eng_55_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_55:campbell_55_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
  
 ===== Initial blade ===== ===== Initial blade =====
Ligne 121: Ligne 127:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 2773.988                       | 441.494                  |+| 1     | 1B    | 2773.99                       | 441.49                  |
 | 2     | 2B    | 7262.86                       | 1155.92                 | | 2     | 2B    | 7262.86                       | 1155.92                 |
 | 3     | 1T    | 10987.09                       | 1748.65                  | | 3     | 1T    | 10987.09                       | 1748.65                  |
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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    | 2774.422                      | 441,563                  |+| 1     | 1B    | 2774.42                      | 441,56                  |
 | 2     | 2B    | 7266.25                      | 1156,46                  | | 2     | 2B    | 7266.25                      | 1156,46                  |
-| 3     | 1T    | 10995.95                      | 1750,06 +| 3     | 1T    | 10995.95                      | 1750,06                |
-                  |+
  
 +
 +
 +====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_55:campbell_eng_55_ini.png?500 }}
 +
 +
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal speed ωₙ = 839.85 rad/s), 
 +
 +initial blade (orange), reference blade (gray) </caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_55:campbell_eng_55_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_55:campbell_55_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
  
  
Ligne 150: Ligne 169:
 Le rotor 55 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 55 possède un taux de compression de 1,2. Le rotor 55 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 55 possède un taux de compression de 1,2.
  
-  * Rapport technique original [(cite:lewis1973design>Lewis. «Performance of a 1.20-pressure-ratio STOL fan stage at three rotor blade setting angles » 1973.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19730018974|pdf}})]: <code> @TechReport{lewis1973design,+  * Rapport technique original [(cite:lewis1973design>)]: <code> @TechReport{lewis1973design,
   author           = {Lewis, George W. and Moore, R. D. and Kovich, George},   author           = {Lewis, George W. and Moore, R. D. and Kovich, George},
   date             = {1973},   date             = {1973},
Ligne 162: Ligne 181:
  
 {{ :public:modeles:rotor_55:gene_aubes_nasa_image_rotor55.png?300 |}} {{ :public:modeles:rotor_55:gene_aubes_nasa_image_rotor55.png?300 |}}
-<caption>Fig1. https://catalog.archives.gov/id/17426841</caption>+<caption>Fig. 1 https://catalog.archives.gov/id/17426841</caption>
  
-<code>@Misc{marton1975records,+  * <code>@Misc{marton1975records,
 author   = {Marton, J.}, author   = {Marton, J.},
 title    = {STOL short take off landing 55 GE General Electric 15 blade rotor showing blade damage. {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    = {STOL short take off landing 55 GE General Electric 15 blade rotor showing blade damage. {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/17426841}{https://catalog.archives.gov/id/17426841}, 1975 }, % for Fig. 1}+year     = {1975}, 
 +url      = {https://catalog.archives.gov/id/17426841}
 </code> </code>
  
Ligne 174: Ligne 194:
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor55|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor55|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
   * {{ :public:modeles:rotor_55:rotor55.pdf  | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_55:rotor55.pdf  | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_55:rotor55_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_55:rotor55_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 215:
 ^ allongement          |  [-]     | 1,43     | ^ allongement          |  [-]     | 1,43     |
 ^ nombre d'aubes       |  [-]     | 15     | ^ nombre d'aubes       |  [-]     | 15     |
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 839,85  |+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$  |  [rad/s]  | 839,85  |
  
 ==== Propriétés matériau  ==== ==== Propriétés matériau  ====
  
-Le matériau original du rotor 55 n'est pas défini dans le rapport de la NASA. +Le matériau original du rotor 55 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 233: Ligne 251:
  
 Fréquences des trois premiers modes (noeuds du pied d'aube encastrés) pour le maillage obtenu avec OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)] : Fréquences des trois premiers modes (noeuds du pied d'aube encastrés) pour le maillage obtenu avec OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)] :
 +
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B    |       2781,095                 | 442,625                  | +| 1     | 1F    | 2781,10                       | 442,625                  | 
-| 2     | 2B    |       7272,47               | 1157,45                  | +| 2     | 2F    | 7272,47                      | 1157,45                  | 
-| 3     | 1T    |       10993,56               | 1749,68                  |+| 3     | 1T    | 10993,56                      | 1749,68                |
  
 +====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_55:campbell_55_ref.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 839,85 rad/s)</caption>
  
 +  * {{ :public:modeles:rotor_55:campbell_55_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_55:campbell_55_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 252: Ligne 280:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 2773,988                       | 441,494                  | +| 1     | 1F    | 2773,99                       | 441,49                  | 
-| 2     | 2B    | 7262,86                       | 1155,92                 |+| 2     | 2F    | 7262,86                       | 1155,92                 |
 | 3     | 1T    | 10987,09                       | 1748,65                  | | 3     | 1T    | 10987,09                       | 1748,65                  |
  
Ligne 260: Ligne 288:
  
 ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ ^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^
-| 1     | 1B    | 2774,422                      | 441,563                  | +| 1     | 1F    | 2774,42                      | 441,56                  | 
-| 2     | 2B    | 7266,25                      | 1156,46                  |+| 2     | 2F    | 7266,25                      | 1156,46                  |
 | 3     | 1T    | 10995,95                      | 1750,06                | | 3     | 1T    | 10995,95                      | 1750,06                |
  
 +====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_55:campbell_55_ini.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 839,85 rad/s),
 +
 +aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_55:campbell_55_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_55:campbell_55_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 </pane> </pane>
 </tabs> </tabs>
  • public/modeles/rotor_55/accueil.1680408604.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)