Composite blade for flutter measurement in a wind tunnel

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F46709002%3A_____%2F24%3AN0000028" target="_blank" >RIV/46709002:_____/24:N0000028 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Kompozitní lopatka pro měření flutteru v aerodynamickém tunelu

Original language description

Tento výsledek se zaměřuje na náhradu ocelových lopatek v zařízení pro řízené měření flutteru lopatkami z kompozitního materiálu z uhlíkových vláken a epoxidové pryskyřice. Ocelové lopatky kvůli své vysoké hustotě a velkým setrvačným momentům neumožňují oscilace při dostatečně vysokých frekvencích, což ztěžuje simulaci reálných provozních podmínek turbo strojů. Byla provedena optimalizace geometrie kompozitní lopatky tak, aby splňovala požadavky na nízkou hustotu, vysokou tuhost a pevnost. Vnitřní struktura lopatky byla určena topologickou optimalizací a následně byly analyzovány její meze. K posouzení výkonu návrhu kompozitní lopatky byla provedena výpočtová modální analýza a kvazistatická analýza včetně analýzy porušení. Výsledky ukazují, že kompozitní lopatky umožňují dosažení vyšších frekvencí oscilací a zároveň menší deformace při provozních podmínkách ve srovnání s ocelovými lopatkami. To naznačuje možnost rozšíření frekvenčního rozsahu pro testování flutteru lopatek a zvýšení přesnosti simulace reálných provozních podmínek turbostrojů. Kompozitní lopatka byla vyrobena a testována ve VÚTS. Pro validaci numerických výsledků byly provedeny oscilační testy - lopatka byla uchycena do testovací sekce pro lopatkový flutter a podrobena nucenému kmitání až na 400 Hz při rotační amplitudě 0,5°. Při tomto zatížení vykazovala kompozitní lopatka zhruba poloviční deformace oproti stávajícím ocelovým lopatkám.

Czech name

Kompozitní lopatka pro měření flutteru v aerodynamickém tunelu

Czech description

—

Type

G_prot - Prototype

CEP classification

—

OECD FORD branch

20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)

Project

—

Continuities

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Publication year

2024

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

VAM 28/2024-1 PRO

Numerical identification

—

Technical parameters

Technické parametry výsledku ukazují výrazné zlepšení výkonu kompozitních lopatek ve srovnání s původními ocelovými lopatkami. První vlastní torzní frekvence kompozitní lopatky byla zvýšena o 60 % — z původních 357 Hz u ocelové lopatky na 569 Hz u kompozitní varianty. Tento nárůst umožňuje testování flutteru při vyšších frekvencích, které lépe odpovídají reálným provozním podmínkám turbostrojů. Kromě toho byla maximální výchylka kompozitní lopatky při provozních podmínkách snížena téměř o 70 % — z 1,41 mm u ocelové lopatky na 0,47 mm u kompozitní. Nižší deformace přispívají k rovnoměrnějšímu proudovému poli a přesnosti měření. Tyto výsledky potvrzují, že kompozitní lopatky jsou vhodným řešením pro testovací zařízení zaměřená na řízené měření flutteru. Pro validaci numerických výsledků byly provedeny oscilační testy - lopatka byla uchycena do testovací sekce pro lopatkový flutter a podrobena nucenému kmitání až na 400 Hz při rotační amplitudě 0,5°. Při tomto zatížení vykazovala kompozitní lopatka zhruba poloviční deformace oproti stávajícím ocelovým lopatkám. Autor: Václav Vomáčko (vaclav.vomacko@vuts.cz)

Economical parameters

Výsledek umožňuje rozšíření rozsahu základního výzkumu lopatkového flutteru, není určen pro přímé ekonomické uplatnění.

Application category by cost

—

Owner IČO

46709002

Owner name

VÚTS, a.s.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Licence fee requirement

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Web page

—