Rapid airfoil design for uncooled high pressure turbine blades

Moradi-Khaniabadi, Niloofar (2015). Rapid airfoil design for uncooled high pressure turbine blades. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The aero-engine design process is highly iterative, multidisciplinary in nature and complex. The success of any engine design depends on best exploiting and considering the interactions among the numerous traditional engineering disciplines such as aerodynamics and structures. More emphasis has been placed lately on system integration, cross discipline use of tools and multi-disciplinary-optimization at the preliminary design phase. This current work investigates the automation of the airfoil generation process, referred to as Rapid Airfoil 3D (RAF-3D), for uncooled high pressure turbine blades at the preliminary design phase. This algorithm uses the turbine aero meanline (TAML) in parallel with a database of parameters from previously designed P&WC airfoils, in-house design rules and best practices to define a pre-detailed airfoil shape which can be fed back to other analytical groups for pre-detail structural and vibrational analyses. Resulting airfoil shapes have been aerodynamically validated using an in-house 3D RANS code.

RAF-3D will shorten the turnaround time for P&WC’s turbine aerodynamics group to provide a preliminary 3D airfoil shape to turbine structures group by up to a factor of ten. Additionally, the preliminary assessments of stress and vibration specialists will be more accurate as their assessments will be based on a “first pass” 3D airfoil.

Titre traduit

Conception rapide de surfaces aérodynamiques pour ailette non-refroidie de turbine haute pression

Résumé traduit

Le processus de conception de moteur d’avion est hautement itératif, multidisciplinaire et complexe. Le succès de la conception de tout moteur d’avion réside dans l’optimisation de l’interaction entre plusieurs disciplines traditionnelles de l’ingénierie telle que l’aérodynamique et la structure. Dernièrement, l’emphase est placée sur l’intégration des systèmes et sur l’utilisation d’outils d’optimisation interdisciplinaires dans la phase de conception préliminaire. Ce document présente l’étude de la création automatique de surfaces aérodynamiques pour les ailettes non-refroidies de turbine haute pression dans la phase de conception préliminaire, communément appelé Rapid Airfoil 3D (RAF-3D). L’algorithme utilise « Turbine Aero Meanline (TAML) » en parallèle avec une base de données de paramètres de concepts antérieurs de profils aérodynamiques de P&WC, des règles de conception internes et les meilleures pratiques pour définir un concept préliminaire de surfaces aérodynamiques. Celles-ci peuvent être utilisées par les divers groupes analytiques pour compléter les premières analyses structurelles et vibratoires. L’aérodynamique des surfaces résultantes est validée en utilisant le code interne 3D RANS.

Grâce à RAF-3D, le temps nécessaire au groupe de l’aérodynamique des turbines de P&WC pour fournir des surfaces aérodynamiques 3D préliminaire aux groupes d’analyse de structures et de vibration sera divisé par dix. De plus, l’évaluation préliminaire des spécialistes de structure et de vibration sera plus précise puisque leurs calculs seront basés sur une première ébauche des surfaces aérodynamiques en 3D.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for a master's degree with thesis in aerospace engineering" Bibliographie : pages 53-58.
Mots-clés libres:	Profils aérodynamiques Conception assistée par ordinateur. Avions Turbines à gaz Aubes. Avions Moteurs Conception et construction. optimisation, surfaces aérodynamiques, conception préliminaire, 3D
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Moustapha, Hany
Codirecteur:	Codirecteur Garnier, François
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	20 janv. 2016 19:07
Dernière modification:	08 févr. 2018 21:25
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1609

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