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Applicability of Harmonic Balance for the Determination of Blade Stability within the Prescribed Motion Approach

Chenaux, Virginie Anne und Schuff, Matthias und Quero, David (2020) Applicability of Harmonic Balance for the Determination of Blade Stability within the Prescribed Motion Approach. In: ASME Turbo Expo 2020: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2020. ASME Turbo Expo 2020, 2020-09-21 - 2020-09-25, Online. doi: 10.1115/GT2020-14132. ISBN 978-079188419-5.

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Kurzfassung

To predict blade aerodynamic damping during the design phase, unsteady linearized CFD methods are commonly used as they offer a reasonable accuracy at acceptable computational costs. However, for moderate blade oscillation amplitudes, nonlinear aerodynamic effects may appear, yielding eventually an evolution into a stable, limit cycle oscillation (LCO). In the perspective of raising performance and safety, identifying such scenarios might open new development possibilities. Therefore, a valuable alternative to expensive CFD time domain methods consists in applying the nonlinear frequency domain harmonic balance (HB) approach to determine the aerodynamic response. An appropriate number of higher harmonics have to be retained depending on the severity of the aerodynamic nonlinearity under consideration. This number can be identified using either a convergence study with an increasing number of harmonics, or a direct comparison with time-domain simulations. For weak to moderate aerodynamic nonlinearities, this work proposes a guideline to determine the number of harmonics without additional, comparative simulations. First, the HB convergence properties are derived using the wellknown Duffing oscillator. Next, the method is applied to a compressor rotor blade subjected to a prescribed harmonic motion for conditions with and without aerodynamic nonlinearities.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136686/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Applicability of Harmonic Balance for the Determination of Blade Stability within the Prescribed Motion Approach
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Chenaux, Virginie Annevirginie.chenaux (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9096-182XNICHT SPEZIFIZIERT
Schuff, MatthiasMatthias.Schuff (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3276-2539NICHT SPEZIFIZIERT
Quero, Daviddavid.queromartin (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 September 2020
Erschienen in:ASME Turbo Expo 2020: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2020
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1115/GT2020-14132
ISBN:978-079188419-5
Status:veröffentlicht
Stichwörter:unsteady flows, harmonic balance, aerodynamic nonlinearities, aeroelasticity
Veranstaltungstitel:ASME Turbo Expo 2020
Veranstaltungsort:Online
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:21 September 2020
Veranstaltungsende:25 September 2020
Veranstalter :ASME - The American Society of Mechanical Engineers
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebssysteme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Engine Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Triebwerk und Validierungsmethoden (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aeroelastik
Hinterlegt von: Chenaux, Dr.-Ing. Virginie
Hinterlegt am:20 Okt 2020 11:59
Letzte Änderung:21 Sep 2024 03:00

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