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Article Dans Une Revue Journal of Engineering for Gas Turbines and Power Année : 2017

Full Three-Dimensional Rotor/Stator Interaction Simulations in Aircraft Engines With Time-Dependent Angular Speed

Simulations 3D d’interactions rotor/stator dans des moteurs d’avion avec vitesse variable

Résumé

Modern aircraft engine designs feature reduced clearances that may initiate structural contacts between rotating and static components. A numerical strategy dedicated to the simulation of such interactions is here enriched in order to account for time-dependent angular speeds. This contribution first details the evolution of the numerical strategy before validating the developments by comparing numerical results with experimental observations made on an industrial test bench. Further numerical investigations allow to assess the sensitivity of numerical results to acceleration and deceleration rates. Results, obtained with and without abradable coating, underline the fundamental nonlinear nature of the analyzed system. It is found that lower acceleration rates favour the arisal of interaction phenomena and that amplitudes of vibration at a given angular speed are generally lower when the blade decelerates.
Les moteurs d'avion récents ont la particularité d'avoir des jeux réduits favorisant l'apparition de contacts entre les parties tournantes et statiques. Cet article porte sur l'enrichissement d'une stratégie numérique dédiée à la simulation de telles interactions dans le but de permettre la prise en compte de la variation de la vitesse de rotation en fonction du temps. Les développements proposés sont présentés en détails avant d'être validés par comparaison à des observations expérimentales. Une étude plus poussée du modèle numérique permet d'évaluer sa sensibilité aux taux d'accélération et de décélération. Les résultats obtenus, avec et sans prise en compte du revêtement abradable habituellement déposé sur la surface de contact des carters, soulignent le caractère fondamentalement non-linéaire du système étudié. En particulier, il est mis en évidence que de faibles accélérations favorisent l'apparition d'interactions et que les amplitudes de vibration sont globalement plus faibles lors des phases de décélération.
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hal-01388425 , version 1 (27-10-2016)
hal-01388425 , version 2 (20-03-2019)

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Paternité

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Citer

Alain Batailly, Mathias Legrand, Christophe Pierre. Full Three-Dimensional Rotor/Stator Interaction Simulations in Aircraft Engines With Time-Dependent Angular Speed. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2017, 139 (3), ⟨10.1115/1.4034503⟩. ⟨hal-01388425v1⟩
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