Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Determination of the Geometric Properties of a Jet Engine Fan Blades Based on Modal Vibration Testing

Osiewicz Maciej, Cieślak Sławomir, Bielecki Marcin

Transactions on Aerospace Research

|

2022

|

Nr 3 (268)

56--74

EN

The article presents an experimental method of determining the geometric properties of jet engine rotor airfoils based on modal vibration testing. The procedure is based on adjusting the results of analytical calculations to the laboratory outcomes. Experimental tests were carried out on a set of 20 jet engine fan blades made of AL7022-T6 aluminium alloy. Each blade differed in weight and geometric dimensions within the accepted design tolerance. Numerical analysis of five airfoils that differed in thickness was performed. Modal vibration test results were summarised and compared with the results obtained by the numerical method. The comparison revealed a high similarity of the frequency and form of vibrations acquired by numerical simulation for each of the blades in relation to the executed vibration testing. Based on the verification of the theoretical model with the results obtained through experimental testing, conclusions were drawn about the object’s dynamic behaviour and its technological quality and geometric properties, whereby each of airfoil was probably thinned.

2

Diagnostics of turbine blades, based on estimation of frequency response function

Kotkowski Jerzy, Rokicki Edward, Lindstedt Paweł, Spychała Jarosław, Perczyński Jerzy, Karbowiak Hieronim

Journal of KONBiN

|

2021

|

Vol. 51, iss. 2

63--78

EN

The aim of the study is to propose a diagnostics method based on blade’s vibration model in frequency domain. Amplitude spectrum A(ω) and phase spectrum φ(ω) have been experimentally identified which define transfer function G(jω) = P(ω) + jQ(ω) and their real P(ω) and imaginary Q(ω) parts. Transfer function G(jω) and resulting frequency, amplitude, phase characteristics and real P(ω) and imaginary Q(ω) parts are parts of blade’s diagnostics model. Changes in those characteristics are directly related to changes in the technical condition of the blades. It has been noticed that small changes in the technical condition cause large changes in frequency characteristics, which proves their usefulness in the diagnosis process.

PL

Celem badania jest zaproponowanie metody diagnostycznej opartej na modelu drgań łopatek w dziedzinie częstotliwości. Zidentyfikowano eksperymentalnie widma ampli-tudowe A(ω) i fazowe φ(ω), które definiują transmitancję operatorową G(jω) = P(ω) + jQ(ω) oraz jej rzeczywiste P(ω) oraz urojone Q(ω) części. Transmitancja operatorowa G(jω) i wynikająca z niej częstotliwość, amplituda, charakterystyka fazowa oraz rzeczywiste P(ω) i urojone Q(ω) części są częściami modelu diagnostycznego łopatki. Zmiany w tych charakterystykach są bezpośrednio związane ze zmianami w stanie technicznym łopatek. Zauważono, że małe zmiany w stanie technicznym powodują duże zmiany w charakterystykach częstotliwościowych, co świadczy o ich przydatności w procesie diagnostycznym.

3

Analysis of fan blade vibration with a non-contact method

Porco Pierluigi, Przysowa Radosław, Botto Daniele

Journal of KONBiN

|

2020

|

Vol. 50, iss. 1

341--357

EN

Composite fan blades are more and more common both in aviation and ground applications. This work aims to characterize the vibration parameters of plastic blades installed in a wind tunnel fan by a non-contact method, namely blade tip timing (BTT). Blade dynamics was predicted with finite element modelling (FEM) and confirmed experimentally by tip timing measurements and analysis of data. BTT results were acquired and compared in two different configurations. A good agreement between predicted and measured frequency values was obtained for the fundamental mode. Significant differences were observed for the second and third modes due to material anisotropy and contact effects which could not be modelled because necessary material data were unavailable.

4

Data management techniques for blade vibration analysis

Przysowa R., Tuzik A.

Journal of KONBiN

|

2016

|

No. 1 (37)

95--132

EN

Well-designed procedures are required to handle large amounts of data, generated by complex measurement systems used in engine tests. The paper presents selected methodologies and software tools for characterization and monitoring of blade vibration. Common file formats and data structures as well as methods to process and visualize tip-timing data are discussed. Report Generation Framework (RGF) developed in Python is demonstrated as a flexible tool for processing and publishing blade vibration results.

PL

Dobrze zaprojektowane procedury są wymagane do obsługi dużych ilości danych generowanych przez złożone systemy pomiarowe stosowane w testach silników lotniczych. W artykule przedstawiono wybrane metody i narzędzia programowe służące do pomiarów i monitorowania drgań łopatek. Omówiono stosowane formaty plików i struktury danych, jak również sposoby przetwarzania i wizualizacji danych pomiarowych. Przedstawiono bibliotekę RGF, opracowaną w języku Python, która jest elastycznym narzędziem do przetwarzania i publikowania wyników drgań łopatek.

5

Inductive sensors for blade tip-timing in gas turbines

Przysowa R., Rokicki E.

Journal of KONBiN

|

2015

|

No. 4 (36)

147--164

EN

The paper reviews features and applications of the upgraded inductive sensor for BTT, which is able to operate in contact with exhaust gases of temperature even as high as 1200 K. The new design includes metal-ceramic housing ensuring proper heat transfer, magnetic circuit containing set of permanent magnets with various magnetic field values and Curie temperatures, completely redesigned windings and current/voltage converter used instead of an electromotive force amplifier. Its principle of operation is based on electrodynamical interaction and therefore it may be referred as a passive eddy-current sensor. The sensor technique has been demonstrated on four stages of a surplus military turbofan including the high pressure turbine as part of the engine health monitoring system. We present signal samples and review methods used for online processing of time-of-arrival signals when only a limited number of sensors is available.

PL

W publikacji opisano cechy i zastosowania ulepszonego czujnika indukcyjnego do pomiaru drgań łopatek wirnikowych, który jest w stanie działać w kontakcie z gazami spalinowymi o temperaturze osiągającej 1200 K. Wnętrze czujnika chronione jest przez ceramiczny ekran i metalową obudowę, zapewniają prawidłowe odprowadzanie ciepła. Obwód magnetyczny zawiera zestaw dwóch magnesów trwałych o różnych wartościach pola magnetycznego i temperatury Curie, całkowicie przeprojektowane uzwojenia oraz konwerter prąd / napięcie, stosowany zamiast wzmacniacza siły elektromotorycznej. Zasada działania układu opiera się na interakcji elektrodynamicznej i dlatego może być nazywany pasywnym czujnikiem wiroprądowym. Czujniki tego typu zastosowano w czterech stopniach wojskowego silnika dwuprzepływowego, w tym turbinie wysokiego ciśnienia, jako część systemu monitorowania stanu technicznego silnika. Zaprezentowano przykłady sygnału pomiarowego oraz metody stosowane do przetwarzania danych od łopatek w czasie rzeczywistym w układzie, w którym stosuje się ograniczoną liczba czujników.

6

3D flutter analysis of 11th standard configuration using ANSYS CFX

Kubitz L., Rzadkowski R., Kunicka Z.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2014

|

nr 146

119--140

EN

In this study, numerical simulations of 3D viscous flutter were performed and compared with the available experimental results using ANSYS CFX. The calculations were carried out for bending oscillations of the cascade known as the Eleventh Standard Configuration. The developed numerical algorithm solves the 3D Reynolds-averaged Navier-Stokes equation together with k-ω, SST, S-A models using the explicit monotonous second-order accurate finite-volume scheme and moving hybrid H-O structured grid. Comparison of the calculated and the experimental results for the Eleventh Standard Configurations has shown good quantitative and qualitative agreement for local performances (unsteady pressure amplitude and phase distribution) at off-design conditions, benchmark solutions are provided for various values of the inter-blade phase angle 0, 180, -90, 90 deg.

7

The analysis of synchronous blade vibration using linear sine fitting

Przysowa R.

Journal of KONBiN

|

2014

|

No. 2 (30)

5--20

EN

In Blade Tip Timing several sensors installed circumferentially in the casing are used to record times of arrival (TOA) and observe deflections of blade tips. This paper aims to demonstrate methodology of model-based processing of aliased data. It focuses on the blade vibration excited by the forces synchronous with engine rotation, which are called integral responses. The driven harmonic oscillator with single degree of freedom (SDOF) is used to analyze blade vibration measured by tip-timing sensors during engine deceleration. When integral engine order EO is known, the linear sine fitting techniques can be used to process data from sensors to estimate amplitude, phase and frequency of blade vibration in each rotation. The oscillator model is implemented in MATLAB and used to generate resonance curves and simulate blade responses observed with tip sensors, installed in the axial compressor. Generated TOA data are fitted to the sine function to estimate vibration parameters. The validated procedure is then employed to analyze real test data.

PL

W metodzie dyskretno-fazowej (ang. tip-timing) kilka czujników zamocowanych na obwodzie w korpusie maszyny wirnikowej jest używanych do pomiaru czasów przyjścia i obserwacji odkształceń wierzchołków łopatek wirnika. W artykule przedstawiono metodyki przetwarzania rzadko próbkowanych danych pomiarowych z wykorzystaniem modelu matematycznego. Skoncentrowano się na drganiach łopatek wymuszanych przez siły synchroniczne z obrotami wirnika. Wymuszony oscylator harmoniczny, o jednym stopniu swobody, został wykorzystany do analizy drgań łopatek mierzonych przez czujniki podczas deceleracji silnika. Jeśli znana jest rzędowość wymuszenia, liniowe techniki dopasowania funkcji sinus mogą być używane do przetwarzania danych w celu estymacji amplitudy, fazy i częstotliwości drgań łopatek w kolejnych obrotach wirnika. Generowane czasy przyjścia dopasowywane są do funkcji sinus w celu estymacji parametrów drgań. Zweryfikowana w ten sposób procedura jest następnie wykorzystana do analizy danych z rzeczywistych testów silnika.

8

Standard sine fitting algorithms applied to Blade Tip Timing data

Kaźmierczak K., Przysowa R.

Journal of KONBiN

|

2014

|

No. 2 (30)

21--30

EN

Blade Tip Timing (BTT) is a non-intrusive method to measure blade vibration in turbomachinery. Time of Arrival (TOA) is recorded when a blade is passing a stationary sensor. The measurement data, in form of under sampled (aliased) tip-deflection signal, are difficult to analyze with standard signal processing methods like digital filters or Fourier Transform. Several indirect methods are applied to process TOA sequences, such as reconstruction of aliased spectrum and Least-Squares Fitting to harmonic oscillator model. We used standard sine fitting algorithms provided by IEEE-STD-1057 to estimate blade vibration parameters. Blade-tip displacement was simulated in time domain using SDOF model, sampled by stationary sensors and then processed by the sinefit.m toolkit. We evaluated several configurations of different sensor placement, noise level and number of data. Results of the linear sine fitting, performed with the frequency known a priori, were compared with the non-linear ones. Some of non-linear iterations were not convergent. The algorithms and testing results are aimed to be used in analysis of asynchronous blade vibration.

PL

Metoda dyskretno-fazowa (ang. tip-timing) jest nieinwazyjnym sposobem pomiaru drgań łopatek w przepływowych maszynach wirnikowych. Czas przyjścia zapisywany jest w momencie, kiedy łopatka mija stacjonarny czujnik. Do analizy danych pomiarowych w formie rzadko próbkowanego sygnału odkształcenia wierzchołka (aliasing) wykorzystano standardowe metody dopasowania funkcji sinus dostarczone przez normę IEEE-STD-1057 w celu estymacji parametrów drgań łopatek. Przemieszczenia wierzchołków łopatki w dziedzinie czasu zasymulowano wykorzystując model oscylatora o jednym stopniu swobody. Wyniki liniowego dopasowania, wykonanego ze znaną a priori częstotliwością, porównano z wynikami dopasowania nieliniowego. Uzyskane algorytmy i wyniki testowania mają być wykorzystane do analizy drgań asynchronicznych łopatek.