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Aerostructural investigation of shape adaptive rotor blading for the reduction of BLI induced losses in the distorted flow regimes of a transonic fan rotor

Seidler, Marcel und Voigt, Jonas und Montano Rejas, Zhuzhell und Friedrichs, Jens und Monner, Hans Peter und Riemenschneider, Johannes (2023) Aerostructural investigation of shape adaptive rotor blading for the reduction of BLI induced losses in the distorted flow regimes of a transonic fan rotor. In: 10th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials. ECCOMAS PROCEEDIA. 10th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials, 2023-07-03 - 2023-07-05, Patras, Griechenland. doi: 10.7712/150123.9790.444574.

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Offizielle URL: https://www.smart2023.eu

Kurzfassung

Within the Cluster of Excellence for Sustainable and Energy-Efficient Aviation SE2A, a blended wing body aircraft is investigated to improve efficiency and carbon emissions of future air transport. By embedding the aircraft engines on the top rear fuselage, parts of the aircraft’s wing boundary layer are ingested, which has the potential to further improve the engine’s propulsion efficiency. Through the ingestion of low momentum fluid however, inflow distortion is induced and the fan rotor operates under increased flow incidence in the distorted flow regimes. To reduce the thereby arising efficiency and pressure ratio penalties in the aircraft engine, alternative design strategies for the fan stage are required. Within this investigation, an active shape morphing mechanism is introduced, which allows to temporarily adjust the fan blading when the fan rotor is exposed to distorted inflow conditions. By integrating piezoceramic actuators into the rotor blading, the blade staggering and turning can be adjusted with the goal to reduce flow incidence and deviation in the distorted flow regimes. For this investigation the NASA rotor 67 is chosen as a reference test case and its performance under boundary layer ingestion (BLI) conditions is evaluated. For the shape morphing assessment, FEA morphing simulations are tightly coupled with a geometry re-engineering methodology and stationary CFD simulations of the actuated fan rotor geometries under distorted inflow. For the chosen test case, the achievable deformations are however too small to compensate for the strong distortion effects of a blended wing body’s boundary layer. Therefore, the blade reference design needs to be adapted in order to increase the achievable deformations. This includes the investigation of typical compressor design parameter variations, such as blade hub-to-tip ratio, chord length as well as lean and sweep and their impact on the deformability of a shape-adaptive fan stage.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198517/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:Project funding by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) under Germany´s Excellence Strategy – EXC 2163/1- Sustainable and Energy Efficient Aviation – Project-ID 390881007. The conference proceedings can be found and downloaded from here: https://www.eccomasproceedia.org/conferences/thematic-conferences/smart-2023?
Titel:Aerostructural investigation of shape adaptive rotor blading for the reduction of BLI induced losses in the distorted flow regimes of a transonic fan rotor
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Seidler, Marcelm.seidler (at) ifas.tu-braunschweig.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Voigt, Jonasj.voigt (at) ifas.tu-braunschweig.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Montano Rejas, ZhuzhellZhuzhell.MontanoRejas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3529-7532NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrichs, JensInstitute of Jet Propulsion and Turbomachinery, University of Braunschweig, Hermann-Blenk-Str. 37, Braunschweig 38108, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Monner, Hans PeterHans.Monner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5897-2422NICHT SPEZIFIZIERT
Riemenschneider, JohannesJohannes.Riemenschneider (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5485-8326NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 Juli 2023
Erschienen in:10th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.7712/150123.9790.444574
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Saravanos, D.A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Benjeddou, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chrysochoidis, N.A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Theodosiou, T.C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:ECCOMAS PROCEEDIA
Name der Reihe:SMART 2023
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Fan Design, Morphing engine blades, boundary layer ingestion, BLI, shape adaption
Veranstaltungstitel:10th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials
Veranstaltungsort:Patras, Griechenland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:3 Juli 2023
Veranstaltungsende:5 Juli 2023
Veranstalter :ECCOMAS
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - keine Zuordnung, L - Komponenten und Emissionen, L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen, L - Triebwerkskonzepte und -integration, L - Virtuelles Triebwerk
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemleichtbau > Adaptronik
Institut für Systemleichtbau > Leichtbauinnovation
Institut für Flugsystemtechnik > Sichere Systeme und System Engineering
Hinterlegt von: Montano Rejas, Zhuzhell
Hinterlegt am:01 Nov 2023 08:45
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:58

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