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Communication Dans Un Congrès Année : 2019

Analysis of Vortex Ingestion Impact on the Dynamic Response of the Fan in Resonance Condition

Analyse de l’impact d’ingestion de vortex sur la réponse dynamique d’un fan à la raisonnance.

Résumé

Ultra high bypass ratio (UHBR) turbofan configurations are promising concepts to address the issue of aircraft fuel burn reduction. The large fan diameter and the small ground clearance of these configurations can lead to ingestion of ground vortex during takeoff phases. This vortex can be responsible of high level of vibrations and possible failure due to high cycle fatigue. The objective of the work described in this paper is to investigate the forced response due to ground vortex ingestion of a large civil fan in resonance condition. This paper is separated in three sections. The first one consists of characterizing the flow distortion induced by a ground vor-tex. The second part consists of evaluating the blade vibrations induced by this vortex with decoupled aeromechanical method. The numerical predictions are then compared to experimental results. And finally, the last part consists of proposing a low fidelity model based on swirl distortion in order to estimate modal aerodynamic forces in ground vortex ingestion case.
Les turbofans à forts taux de dilution sont des configurations prometteuses pour réduire la consommation de carburants des avions. Le grand diamètre du fan et la faible garde au sol de ces configurations peuvent entraîner une ingestion de vortex de sol pendant les phases de décollage. Ce vortex peut être responsable de forts niveaux de vibration et peut conduire à une rupture mécanique due à une fatigue megacycle. L'objectif du travail décrit dans cet article est d'étudier la réponse forcée due à l’ingestion du vortex de sol d’un turboréacteur civil. Cet article est décomposé en trois parties. La première consiste à caractériser la distorsion aérodynamique générée par le vortex de sol. La seconde partie consiste à évaluer le niveau de vibration induit par le vortex de sol à l’aide d’une approche aéromécanique découplée. Les résultats numériques sont comparés aux résultats expérimentaux disponibles. La dernière partie consiste à proposer un model basse fidélité basé sur la cartographie de distorsion d’angle permettant d’estimer les forces aérodynamique modales dans le cas d’une ingestion de vortex.
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hal-02907084 , version 1 (27-07-2020)

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Citer

Thomas Berthelon, Alain Dugeai, Jonathan Langridge, Fabrice Thouverez. Analysis of Vortex Ingestion Impact on the Dynamic Response of the Fan in Resonance Condition. ASME TURBO EXPO 2019, Jun 2019, PHOENIX, United States. ⟨10.1115/GT2019-90939⟩. ⟨hal-02907084⟩
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