Application of numerical bifurcation tracking strategy to blade-tip/casing interactions in aircraft engines
Application d'une stratégie numérique de suivi de bifurcation au contact aube/carter dans les moteurs d'avion
Résumé
Building on the regularized-Lanczos harmonic balance method, a previously developed frequency method, this paper presents a numerical bifurcation tracking strategy dedicated to high-dimensional nonlinear mechanical systems. In order to demonstrate its applicability to industrial applications, it is here used to obtain original results in the context of blade-tip/casing interactions in aircraft engines. The emphasis is put specifically on the tracking of predicted limit point bifurcations as key parameters---such as the amplitude of the aerodynamic forcing applied on the blade, the friction coefficient or the operating clearances---vary. Overall, presented results underline that the employed frequency method is well-suited to tackle the numerical challenges inherent to such computations on high-dimensional systems. For the mechanical system of interest, the industrial fan blade NASA rotor 67, it is shown that the application of the presented strategy yields an efficient way to identify isolated branches of solutions, which may be of critical importance from a design standpoint.
S'appuyant sur la méthode de l'équilibrage harmonique avec filtrage de Lanczos et régularisation de la loi de contact, une méthode déjà présentée dans la littérature, cet article présente une procédure de suivi de bifurcation adaptée à des systèmes non linéaires de grande dimension. Afin de démontrer la pertinence de cette procédure à des configurations industrielles, il est montré que son application à un cas de contact aube/carter dans les moteurs d'avion permet d'obtenir des résultats originaux. Une attention particulière est portée au suivi des points limites en faisant varier certains paramètres clé du système (tels que l'amplitude du forçage aérodynamique, le coefficient de frottement ou encore les jeux en fonctionnement). Dans l'ensemble, les résultats présentés démontrent que la procédure permet de remédier à certains défis numériques inhérents aux systèmes non linéaires de grande dimension. Plus précisément, dans le cadre de son application sur une aube de soufflante industrielle (aube NASA rotor 67), cette procédure permet de détecter de nouvelles branches de solutions isolées pouvant être d'un grand intérêt pour les concepteurs.