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public:modeles:rotor_74a1:accueil [2023/04/02 00:05] – ikrambeghdadipublic:modeles:rotor_74a1:accueil [2024/08/02 10:11] (Version actuelle) – [Natural frequencies] rafaelbarraud
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 Compressor 74A is part of a research program to study fans and compressors for advanced airbreathing engines to assess and improve the technology needed for high pressure ratio, good efficiency, and adequate stall margin in as few stages as possible. This compressor consists of inlet guide vanes and five stages, and it is designed for a 9.271 pressure ratio. Rotor 74A1 is the rotor of the first stage of this compressor. Compressor 74A is part of a research program to study fans and compressors for advanced airbreathing engines to assess and improve the technology needed for high pressure ratio, good efficiency, and adequate stall margin in as few stages as possible. This compressor consists of inlet guide vanes and five stages, and it is designed for a 9.271 pressure ratio. Rotor 74A1 is the rotor of the first stage of this compressor.
  
-  * Original technical report [(cite:steinke1986design>Steinke. «Design of 9.271-Pressure-Ratio Five-Stage Core Compressor and Overall Performance for First Three Stages » 1986.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19870008266|pdf}})]: <code>@TechReport{steinke1986design,+  * Original technical report [(cite:steinke1986design>Steinke R.J. «Design of 9.271-Pressure-Ratio Five-Stage Core Compressor and Overall Performance for First Three Stages » 1986.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19870008266|pdf}})]: <code>@TechReport{steinke1986design,
   author           = {Steinke, Ronald J.},   author           = {Steinke, Ronald J.},
   date             = {1986},   date             = {1986},
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 </code> </code>
  
-  * <fc #ff0000>Pictures :</fc> 
  
 +  * Picture :
 +{{ :public:modeles:rotor_74a1:nasa_image_rotor74a.jpg?500 |}}
 +<caption>Fig. 1 https://catalog.archives.gov/id/17443470 </caption>
 +  * <code>@Misc{Huebler1978records,
 +author   = {Huebler, D.},
 +title    = {74A Compressor. {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},
 +year     = {1978},
 +url     = {https://catalog.archives.gov/id/17443470}}
 +</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/rotor74a1|downloadable models]] (Git project)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor74a1|downloadable models]] (Git project)
   * {{ :public:modeles:rotor_74a1:rotor74a1.pdf | NASA technical report}} (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_74a1:rotor74a1.pdf | NASA technical report}} (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_74a1:rotor74a1_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_74a1:rotor74a1_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  ====
  
-^                      ^  unit  ^ values  ^+^                      ^  units  ^ values  ^
 ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.792    | ^ pressure ratio  |  [-]     | 1.792    |
 ^ mass flow       |  [kg/s]  | 29.71    | ^ mass flow       |  [kg/s]  | 29.71    |
Ligne 52: Ligne 60:
 ^ aspect ratio          |  [-]     | 1.45     | ^ aspect ratio          |  [-]     | 1.45     |
 ^ number of blades         |  [-]     | 28     | ^ number of blades         |  [-]     | 28     |
-^ rotative speed  |  [rad/s]  | 1680 |+^ nominal rotation speed $\omega_n$  |  [rad/s]  | 1680 |
  
  
 ==== Material properties  ==== ==== Material properties  ====
  
-Rotor 74A1 is made of titanium according to the NASA report, but the exact properties are not provided.+Rotor 74A1 is made of titanium according to the NASA report, but the exact properties are not provided. A generic titanium Ti-6Al-4V is considered:  
  
-Considered properties: Ti-6Al-4V, generic titanium : +^                         ^  units    ^ values             ^
- +
-^                         ^  unité    ^ valeurs             ^+
 ^ alloy                |  [-]      | Ti-6Al-4V  | ^ alloy                |  [-]      | Ti-6Al-4V  |
 ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 108                 | ^ Young's modulus          |  [GPa]    | 108                 |
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 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  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ +^ Mode  ^ Type  ^  Natural angular frequency (rad/sec)  ^  Natural frequency (Hz)  ^ 
-| 1     | 1B    |      2641.294                  | 420.375                  | +| 1     | 1B    |  2641.29                             |  420.38                 | 
-| 2     | 1T   |          8553.9            | 1361.4                 | +| 2     | 1T    |  8553.90                               |  1361.40                  | 
-| 3     | 2B    |        12096.58               | 1925.23                 |+| 3     | 2B    |  12096.58                             |  1925.23                 |
  
  
 +====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_74a1:campbell_eng_74a1_ref.png?500 }}
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal rotation speed ωₙ = 1 680 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_74a1:campbell_eng_74a1_ref.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_74a1:campbell_74a1_ref.csv |Campbell data (.csv)}}
  
 ===== Initial blade ===== ===== Initial blade =====
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   * from the whole mesh:   * from the whole mesh:
  
-^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ +^ Mode  ^ Type  ^  Natural angular frequency (rad/sec)  ^  Natural frequency (Hz)  ^ 
-| 1     | 1B    |     2643.86                   |     420.783              | +| 1     | 1B    |  2643.86                              |  420.78                 | 
-| 2     | 1T    |     8552.99                   |     1361.25            | +| 2     | 1T    |  8552.99                              |  1361.25                 | 
-| 3     | 2B    |     12094.50                   |     1924.90             |+| 3     | 2B    |  12094.50                             |  1924.90                 |
  
  
   * from the reduced order model:   * from the reduced order model:
  
-^ Mode  ^ Type  ^ Natural angular frequency (rad/sec)  ^ Natural frequency (Hz)  ^ +^ Mode  ^ Type  ^  Natural angular frequency (rad/sec)  ^  Natural frequency (Hz)  ^ 
-| 1     | 1B    |        2644.184              |    420.835              | +| 1     | 1B    |  2644.18                             |  420.84                 | 
-| 2     | 1T    |        8561.84               |   1362.66                | +| 2     | 1T    |  8561.84                              |  1362.66                 | 
-| 3     | 2B    |        12104.24              |    1926.45               |+| 3     | 2B    |  12104.24                             |  1926.45                 |
  
 +
 +
 +====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_74a1:campbell_eng_74a1_ini.png?500 }}
 +
 +
 +<caption>Campbell diagram computed with a linear centrifugal preload, with clamped root (nominal speed ωₙ = 1 680 rad/s), 
 +
 +initial blade (orange), reference blade (gray) </caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_74a1:campbell_eng_74a1_ini.pdf |graph (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_74a1:campbell_74a1_ini.csv |Campbell data (.csv)}}
  
  
Ligne 139: Ligne 167:
 ===== À propos ===== ===== À propos =====
  
-Le compresseur 74A fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les soufflantes et les compresseurs pour les moteurs avancés afin d'évaluer et d'améliorer la technologie nécessaire pour obtenir un rapport de pression élevé, un bon rendement et une marge de décrochage adéquate avec le moins d'étages possible. Ce compresseur est composé d'aubes directrices en entrée et de cinq étages, et il est conçu pour un rapport de pression de 9,271. Le rotor 74A1 est le rotor du premier étage de ce compresseur.+Le compresseur 74A fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les soufflantes et les compresseurs pour des moteurs à air comprimé afin d'évaluer et d'améliorer les technologies nécessaires pour obtenir un rapport de pression élevé, un bon rendement et une marge de décrochage adéquate avec le moins d'étage possible. Ce compresseur comporte des redresseurs d'admission et cinq étages, et il est conçu pour un rapport de pression de 9,271. Le rotor 74A1 est le rotor du premier étage de ce compresseur.
  
-  * Rapport technique original [(cite:steinke1986design>Steinke. «Design of 9.271-Pressure-Ratio Five-Stage Core Compressor and Overall Performance for First Three Stages » 1986.  {{ https://ntrs.nasa.gov/citations/19870008266|pdf}})]: <code>@TechReport{steinke1986design,+  * Rapport technique original [(cite:steinke1986design>)]: <code>@TechReport{steinke1986design,
   author           = {Steinke, Ronald J.},   author           = {Steinke, Ronald J.},
   date             = {1986},   date             = {1986},
Ligne 151: Ligne 179:
 </code> </code>
  
-  * <fc #ff0000>photographies :</fc>+  * Photographie : 
 +{{ :public:modeles:rotor_74a1:nasa_image_rotor74a.jpg?500 |}} 
 +<caption>Fig. 1 https://catalog.archives.gov/id/17443470 </caption> 
 +  * <code>@Misc{Huebler1978records, 
 +author   = {Huebler, D.}, 
 +title    = {74A Compressor. {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}, 
 +year     = {1978}, 
 +url     = {https://catalog.archives.gov/id/17443470}} 
 +</code>
  
  
Ligne 157: Ligne 193:
   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor74a1|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)   * [[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/catalogue_aubes/-/tree/master/rotor74a1|modèles téléchargeables]] (lien vers projet Git)
   * {{ :public:modeles:rotor_74a1:rotor74a1.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)   * {{ :public:modeles:rotor_74a1:rotor74a1.pdf | rapport technique original}} de la NASA (.pdf)
-  * {{ :public:modeles:rotor_74a1:rotor74a1_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_74a1:rotor74a1_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 178: Ligne 214:
 ^ allongement          |  [-]     | 1,45    | ^ allongement          |  [-]     | 1,45    |
 ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 28     | ^ nombre d'aubes         |  [-]     | 28     |
-^ vitesse de rotation  |  [rad/s]  | 1680  |+^ vitesse de rotation nominale $\omega_n$ |  [rad/s]  | 1680  |
  
 ==== Propriétés matériau  ==== ==== Propriétés matériau  ====
  
-Le matériau du rotor 74A1 est le titane d'après le rapport, mais ses caractéristiques ne sont pas fournies.+Le matériau du rotor 74A1 est le titane d'après le rapport, mais ses caractéristiques ne sont pas fournies. Un alliage de titane Ti-6Al-4v est considéré :
  
-Propriétés considérées : allaige Ti-6Al-4V 
  
-^                         ^  unité    ^ valeurs             ^+^                         ^  unités    ^ valeurs             ^
 ^ alliage                 |  [-]      | Ti-6Al-4V  | ^ alliage                 |  [-]      | Ti-6Al-4V  |
 ^ module d'Young          |  [GPa]    | 108                 | ^ module d'Young          |  [GPa]    | 108                 |
Ligne 216: 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    |      2641,294                  | 420,375                  | +| 1     | 1F    |  2641,29                     |  420,38                 | 
-| 2     | 1T   |          8553,9            | 1361,4                 | +| 2     | 1T    |  8553,90                     |  1361,40                | 
-| 3     | 2B    |        12096,58               | 1925,23                 |+| 3     | 2F    |  12096,58                    |  1925,23                |
  
 +====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_74a1:campbell_74a1_ref.png?500 }}
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 680 rad/s)</caption>
 +
 +  * {{ :public:modeles:rotor_74a1:campbell_74a1_ref.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_74a1:campbell_74a1_ref.csv |données du Campbell (.csv)}}
 +
 +
 + 
  
 ===== Aube initiale ===== ===== Aube initiale =====
Ligne 232: Ligne 277:
   * 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     | 1B    |     2643,86                   |     420,783              | +| 1     | 1F    |  2643,86                     |  420,78                 | 
-| 2     | 1T    |     8552,99                   |     1361,25            | +| 2     | 1T    |  8552,99                     |  1361,25                | 
-| 3     | 2B    |     12094,50                   |     1924,90             |+| 3     | 2F    |  12094,50                    |  1924,90                |
  
  
   * 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     | 1B    |        2644,184              |    420,835              | +| 1     | 1F    |  2644,18                     |  420,84                 | 
-| 2     | 1T    |        8561,84               |   1362,66                | +| 2     | 1T    |  8561,84                     |  1362,66                | 
-| 3     | 2B    |        12104,24              |    1926,45               |+| 3     | 2F    |  12104,24                    |  1926,45                | 
 + 
 +====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_74a1:campbell_74a1_ini.png?500 }} 
 +<caption>diagramme de Campbell calculé avec une précharge centrifuge linéaire, noeuds du pied d'aube encastrés (vitesse nominale ωₙ = 1 680 rad/s), 
 + 
 +aube initiale (orange), aube de référence (grise)</caption>
  
 +  * {{ :public:modeles:rotor_74a1:campbell_74a1_ini.pdf |graphique (.pdf)}}
 +  * {{ :public:modeles:rotor_74a1:campbell_74a1_ini.csv |données du Campbell (.csv)}}
 </pane> </pane>
 </tabs> </tabs>
  • public/modeles/rotor_74a1/accueil.1680408345.txt.gz
  • Dernière modification : 2023/04/05 08:59
  • (modification externe)