Différences

Ci-dessous, les différences entre deux révisions de la page.

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public:modeles:rotor_65:accueil [2023/04/01 23:52] – [C<fc #ff0000>aractéristiques aérodynamiques</fc>] ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_65:accueil [2024/07/30 13:02] (Version actuelle) – [Campbell diagram] rafaelbarraud
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 ===== About ===== ===== About =====
-This report presents the overall and blade-element performances of the scaled fan 
-stage. The stage was designated "stage 65" for tests in the Lewis facility. Data were 
-obtained at speeds of 40 to 100 percent of design speed. Blade-element survey data were 
-taken at 11 radial positions for the inlet guide vanes and the rotor, at 7 radial positions 
-for the bypass stator, and at 3 radial positions for the core stator. The data presented 
-in this report are in tabular as well as plotted form. 
  
-  * Original NASA technical report [(cite:moore1976aerodynamic>moore. «Aerodynamic performance of 0.4066-scale model to JT8D refan stage » 1974. {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19760017065|pdf}})]:  <code>@TechReport{moore1976aerodynamic,+Rotor 65 is part of a NASA research program in collaboration with Pratt & Whitney aiming at reducing the noise level of the JT8D engines (used in 1976 in Boeing 727 and 737) while maintaining their aerodynamic performance. Rotor 65 is a single-stage fan designed to replace the two-stage fan used in the JT8D engine. 
 + 
 +  * Original NASA technical report [(cite:moore1976aerodynamic>Moore R. D. //et al// «Aerodynamic performance of 0.4066-scale model to JT8D refan stage » 1974. {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19760017065|pdf}})]:  <code>@TechReport{moore1976aerodynamic,
   author           = {Moore, Royce D and Kovich, George and Tysl, Edward R},   author           = {Moore, Royce D and Kovich, George and Tysl, Edward R},
   date             = {1976},   date             = {1976},
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   * Picture :   * Picture :
 {{ :public:modeles:rotor_65:gene_aubes_nasa_image_rotor65.jpg?300 |}} {{ :public:modeles:rotor_65:gene_aubes_nasa_image_rotor65.jpg?300 |}}
-<caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19760017065 p.114 </caption>+<caption>Fig. 1 https://ntrs.nasa.gov/citations/19760017065 p.114 </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/rotor65|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor65|downloadable models]] (Git project)
   * {{ :public:modeles:rotor_65:rotor_65.pdf | NASA technical report}} (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_65:rotor_65.pdf | NASA technical report}} (.pdf)
-  * {{  | 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_65:rotor65_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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 ==== Aerodynamic design  ==== ==== Aerodynamic design  ====
-<fc #ff0000>Value chg</fc>  
-^                      ^  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  ==== +^                      ^  units  ^ values  ^ 
-The material of rotor 65 is defined in the original NASA report. A 200-grade maraging steel is considered:+^ pressure ratio  |  [-]     | 1.679     | 
 +^ mass flow       |  [kg/s]  | 35.82     | 
 +^ tip speed     |  [m/s]   | 419.1      | 
 +^ aspect ratio          |  [-]     | 1.679     | 
 +^ nominal rotation speed $\omega_n$ |  [rad/s]  | 1918.66  |
  
-^                         ^  unit    ^ value             ^ +==== Material properties  ==== 
-^ alloy                |  [-]      | 18-Ni-200-maraging  | +The material of the rotor 65 is titanium according to the report, but its characteristics are not provided.  A generic titanium Ti-6Al-4V is considered:  
-^ Young's modulus          |  [GPa]    | 180                 | +
-^ density         |  [kg/m3]  | 8000                | +
-^ Poisson's ratio  |  [-]      | 0.3                 | +
-^ yield stress        |  [GPa]    | 1.38                |+
  
 +^                  ^  units    ^ values     ^
 +^ alloy            |  [-]      | Ti-6Al-4V  |
 +^ Young's modulus  |  [GPa]    | 108        |
 +^ density          |  [kg/m3]  | 4400       |
 +^ Poisson's ratio  |  [-]      | 0.34       |
 +^ yield stress     |  [GPa]    | 0.824      |
 ==== CAD model ==== ==== CAD model ====
  
Ligne 96: Ligne 90:
 First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh computed with OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)]: First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh computed with OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)]:
  
-^ Mode  ^ <fc #ff0000>Type</fc>  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ +^  Mode  ^  Type  ^  Natural angular frequency (rad/sec)  ^  Natural frequency (Hz)  ^ 
-| 1     |     |        861.368                |   137.091               | +|  1     |  1B    |  861.37                              |  137.09                 | 
-| 2     |     |        3216.752              |         511.962          | +|  2     |  2B    |  3216.75                             |  511.96                 | 
-| 3     |     |        4954.738              |        788.571          |+|  3     |  1T    |  4954.74                             |  788.57                 |
  
 +====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_65:campbell_eng_65_ref.png?500 }}
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal rotation speed ωₙ = 1 918.66 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_65:campbell_eng_65_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_65:campbell_65_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
  
  
Ligne 116: Ligne 118:
   * from the whole mesh:   * from the whole mesh:
  
-^ Mode  ^ <fc #ff0000>Type</fc>  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ +^  Mode  ^  Type  ^  Natural angular frequency (rad/sec)  ^  Natural frequency (Hz)  ^ 
-| 1     |     |          843.807              |      134.296             | +|  1     |  1B    |  843.81                              |  134.296                 | 
-| 2     |     |          3125.32              |         497.41          | +|  2     |  2B    |  3125.32                              |  497.41                  | 
-| 3     |     |          4970.06             |         791.01         |+|  3     |  1T    |  4970.06                              |  791.01                  |
  
  
   * from the reduced order model:   * from the reduced order model:
  
-^ Mode  ^ <fc #ff0000>Type</fc>  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ +^  Mode  ^  Type  ^  Natural angular frequency (rad/sec)  ^  Natural frequency (Hz)  ^ 
-| 1     |     |        843.826             |           134.299        | +|  1     |  1B    |  843.83                              |  134.30                 | 
-| 2     |     |        3125.95               |         497.51         | +|  2     |  2B    |  3125.95                              |  497.51                  | 
-| 3     |     |        4971.344               |         791.214     |+|  3     |  1T    |  4971.34                             |  791.21                | 
 + 
 +====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_65:campbell_eng_65_ini.png?500 }} 
 + 
 + 
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal speed ωₙ = 1 918.66 rad/s),  
 + 
 +initial blade (orange), reference blade (gray) </caption> 
 + 
 +  * {{ :public:modeles:rotor_65:campbell_eng_65_ini.pdf |graph (.pdf)}} 
 +  * {{ :public:modeles:rotor_65:campbell_65_ini.csv |Campbell data (.csv)}} 
  
  
Ligne 147: Ligne 163:
 ===== À propos ===== ===== À propos =====
  
-Ce rapport présente les performances globales et des pales du ventilateur à l'échelle +Le rotor 65 a été étudié dans le cadre d'un programme de recherche de la NASA en collaboration avec Pratt & Whitney visant à réduire le bruit des moteurs JT8D (utilisés en 1976 pour les Boeing 727 et 737) tout en préservant leurs performances aérodynamiques. Le rotor 65 est une soufflante à un seul étage conçu pour remplacer une soufflante à deux étages utilisée dans les moteurs JT8D. 
-organiser. L'étape a été désignée «étape 65» pour les tests dans l'installation de Lewis. Les données étaient +
-obtenu à des vitesses de 40 à 100 % de la vitesse de conception. Les données d'enquête sur les éléments de lame ont été +
-pris en 11 positions radiales pour les aubes directrices d'admission et le rotor, en 7 positions radiales +
-pour le stator de dérivation, et à 3 positions radiales pour le stator central. Les données présentées +
-dans ce rapport sont présentés sous forme de tableaux et de graphiques.+
  
   * Rapport technique original [(cite:moore1976aerodynamic>)]: <code>@TechReport{moore1976aerodynamic,   * Rapport technique original [(cite:moore1976aerodynamic>)]: <code>@TechReport{moore1976aerodynamic,
Ligne 165: Ligne 176:
   * Photographie :    * Photographie : 
 {{ :public:modeles:rotor_65:gene_aubes_nasa_image_rotor65.jpg?300 |}} {{ :public:modeles:rotor_65:gene_aubes_nasa_image_rotor65.jpg?300 |}}
-<caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19760017065 p.114 </caption>+<caption>Fig. 1 https://ntrs.nasa.gov/citations/19760017065 p.114 </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/rotor65|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor65|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
   * {{ :public:modeles:rotor_65:rotor_65.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_65:rotor_65.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)
-  * {{  | 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_65:rotor65_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 188: Ligne 199:
 ==== Caractéristiques aérodynamiques  ==== ==== Caractéristiques aérodynamiques  ====
 ^                      ^  unité    ^ valeurs  ^ ^                      ^  unité    ^ valeurs  ^
-^ taux de compression  |  [-]      | 1,53     | +^ taux de compression  |  [-]      | 1.679      | 
-^ débit massique       |  [kg/s]   | 33,5     | +^ débit massique       |  [kg/s]   | 35.82     | 
-^ vitesse en tête      |  [m/s]    | 350,8    | +^ vitesse en tête      |  [m/s]    | 419.1    | 
-^ solidité en tête     |  [-]      | 1,3      | +^ allongement          |  [-]      | 1.679      | 
-^ allongement          |  [-]      | 3,6      | +^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$  |  [rad/s]  | 1918.66  | 
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 1381,25  |+ 
  
-<fc #ff0000>check</fc> 
  
 ==== Propriétés matériau  ==== ==== Propriétés matériau  ====
  
-Le matériau original du rotor 65 est défini dans le rapport de la NASA. Un acier maraging de grade 200 est considéré: +Le matériau du rotor 65 est le titane d'après le rapport, mais ses caractéristiques ne sont pas fournies. Un alliage de titane Ti-6Al-4v est considéré :
  
-^                         ^  unité    ^ valeurs             ^ +^                         ^  unités    ^ 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                |
  
 ==== Modèle CAO ==== ==== Modèle CAO ====
Ligne 231: Ligne 242:
 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     |     |        861,368                |   137,091               | +|  1     |   1F     |  861,37                      |  137,09                 | 
-| 2     |     |        3216,752              |         511,962          | +|  2     |   2F     |  3216,75                     |  511,96                 | 
-| 3     |     |        4954,738              |        788,571          |+|  3     |   1T     |  4954,74                     |  788,57                 |
  
 +====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_65:campbell_65_ref.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 918,66 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_65:campbell_65_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_65:campbell_65_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 247: Ligne 268:
   * pour le maillage complet :   * pour le maillage complet :
  
-^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ +^  Mode  ^  Type  ^  Pulsation propre (rad/sec)  ^  Fréquence propre (Hz)  ^ 
-| 1     |     |          843,807              |      134,296             | +|  1     |    1F    |  843,81                      |  134,30                 | 
-| 2     |     |          3125,32              |         497,41          | +|  2     |    2F    |  3125,32                     |  497,41                 | 
-| 3     |     |          4970,06             |         791,01         |+|  3     |    1T    |  4970,06                     |  791,01                 |
  
  
Ligne 256: Ligne 277:
   * pour le modèle réduit :   * pour le modèle réduit :
  
-^ Mode  ^ Type  ^ Pulsation propre (rad/sec)  ^ Fréquence propre (Hz)  ^ +^  Mode  ^  Type  ^  Pulsation propre (rad/sec)  ^  Fréquence propre (Hz)  ^ 
-| 1     |     |        843,826             |           134,299        | +|  1     |    1F    |  843,83                      |  134,30                 | 
-| 2     |     |        3125,95               |         497,51         | +|  2     |    2F    |  3125,95                     |  497,51                 | 
-| 3     |     |        4971,344               |         791,214     |+|  3     |    1T    |  4971,34                     |  791,21                 | 
 + 
 + 
 +====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_65:campbell_65_ini.png?500 }} 
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 918,66 rad/s),
  
 +aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption>
  
 +  * {{ :public:modeles:rotor_65:campbell_65_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_65:campbell_65_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 </pane> </pane>
 </tabs> </tabs>
  
  
  • public/modeles/rotor_65/accueil.1680407565.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)