Investigation on the robustness of rotor/stator contact interactions with respect to small mistuning
Enquête sur la robustesse des interactions rotor/stator au désaccordage faible
Résumé
In this work, the impact of small mistuning on rotor/stator contact interactions is investigated. First, a detailed study of a rotor/stator interaction between the first bending modes and the second engine order is presented in the tuned case. Then, a numerical investigation on the effect of mistuning on the studied rotor/stator contact interaction is carried out. In particular, a stochastic analysis is performed to evaluate the robustness of the interaction with respect to the mistuning level. Simulations are conducted using a reduced order model (ROM) of an industrial bladed disk that combines both physical degrees of freedom (along blades tip for contact treatment) and modal coordinates. Mistuning is introduced in the tuned ROM by means of a modified version of the component mode mistuning method that allows to keep physical degrees of freedom within the reduced basis. Nonlinear amplification factors, i.e. the amplification factors in the context of contact nonlinearities, are compared with their linear counterparts, the latter are computed using a linear forcing on each blade using a two nodal diameters traveling wave excitation on the mistuned and the tuned bladed disk. The comparison between the linear and nonlinear amplification factor for each sample highlights that no correlation exists between a mistuning pattern leading to high amplifications in a linear context or when contact nonlinearities are taken into account. Therefore, dedicated analyses on the effect of mistuning should be undertaken with contact nonlinearities considerations at the design stage especially if intentional mistuning is considered.
Dans ce travail, l'impact du désaccordage faible sur les interactions rotor/stator est étudié. Tout d'abord, une étude détaillée d'une interaction rotor/stator entre les premiers modes de flexion et le deuxième régime moteur est présentée dans le cas accordé. Ensuite, une étude numérique de l'effet du désaccordage sur l'interaction rotor/stator étudiée est effectuée. En particulier, une analyse stochastique est effectuée pour évaluer la robustesse de l'interaction par rapport au niveau de désaccordage. Les simulations sont menées en utilisant un modèle réduit d'un disque aubagé industriel qui combine des degrés de libertés physiques (le long du sommet d'aube pour le traitement du contact) et des coordonnées modales. Le désaccordage est introduit dans le modèle réduit accordé au moyen d'une version modifiée de la méthode "component mode mistuning" (CMM) qui permet de retenir des degrés de libertés physiques dans la base réduite. Les facteurs d'amplification nonlinéaires, i.e. les facteurs d'amplification dans le contexte de nonlinéarités de contact, sont comparés avec leurs homologues linéaires, ces-derniers étant calculés en utilisant un forçage linéaire sur chaque aube selon une excitation tournante à deux diamètres nodaux sur le disque aubagé désaccordé et accordé. La comparaison des facteurs d'amplification linéaires et nonlinéaires pour chaque échantillon met en évidence qu'aucune corrélation n'existe entre un motif de désaccordage menant à une forte amplification dans un contexte linéaire ou quand les nonlinéarités de contact sont prises en compte. Par conséquent, des analyses dédiées à l'effet du désaccordage doivent être menées avec nonlinéarités de contact dès l'étape de conception, en particulier si un désaccordage intentionnel est considéré.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)