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Communication Dans Un Congrès Année : 2016

Minimising clearance consumption: a key factor for the design of blades robust to rotor/stator interactions?

Minimisation de la consommation de jeu : un facteur clé pour la conception d'aubes robustes aux interactions rotor/stator ?

Résumé

The recent development of a numerical strategy dedicated to the simulation of rotor/stator interactions stemming from structural contacts in modern aircraft engines led to the first optimization of a high-pressure compressor blade profile accounting for criteria related to non-linear contact simulations. This optimization procedure revealed very significant improvements in terms of amplitudes of vibration but failed to identify key design parameters. Satisfying numerical results were obtained by a minor modification of a combination of many design parameters. Based on this observation, this contribution intends to shed a new light on this previous redesign operation focusing on one key quantity: the clearance consumption. This quantity is presented in the first section. In the second section, results of the redesign operation are recalled before the presentation of original results, featuring detailed interaction maps in the frequency domain, on which focuses the third section of the article. Finally, the blade profiles are extensively compared based on their specific clearance consumption and presented results suggest that this quantity may be key in discriminating acceptable from unacceptable blade profiles with respect to their vibratory behaviour when structural contacts occur.
Le développement récent d'un outil numérique dédié à la simulation d'interactions rotor/stator engendrées par des contacts dans les moteurs d'avion a permis de mener à bien la première optimisation d'une aube de compresseur haute-pression en prenant en compte des critères issus de la dynamique non-linéaire. Cette procédure d'optimisation a notamment mis en lumière des gains très significatifs en termes d'amplitudes de la réponse vibratoire de l'aube optimisée par rapport à l'aube initiale. En revanche, elle n'a pas permis d'identifier les paramètres de conception clés pour obtenir de tels résultats. L'aube optimisée a été obtenue en modifiant légèrement une combinaison de plusieurs paramètres de conception. Prenant acte de cette observation, cet article propose d'observer sous un autre angle les résultats précédemment obtenus et se focalise sur une quantité particulière~: la consommation de jeu. La première section de l'article présente en détails cette quantité. Dans la section suivante, les résultats de la procédure d'optimisation sont brièvement rappelés et complétés par de nouveaux résultats, incluant des cartes d'interaction détaillées dans le domaine fréquentiel. Dans la dernière section, les profils d'aubes obtenus au cours de la procédure d'optimisation sont comparés relativement à leur consommation de jeu et les résultats présentés suggèrent que cette quantité pourrait permettre de discriminer les profils d'aubes acceptables de ceux qui ne le sont pas relativement à leur amplitude de vibration lorsque des contacts aubes/carter se produisent.
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Dates et versions

hal-01618315 , version 1 (17-10-2017)

Identifiants

Citer

Alain Batailly, Antoine Millecamps. Minimising clearance consumption: a key factor for the design of blades robust to rotor/stator interactions?. ASME Turbo Expo, Jun 2016, Séoul, South Korea. ⟨10.1115/GT2016-56721⟩. ⟨hal-01618315⟩

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