CA2933776A1 - Piece de turbomachine a surface non-axisymetrique - Google Patents
Piece de turbomachine a surface non-axisymetrique Download PDFInfo
- Publication number
- CA2933776A1 CA2933776A1 CA2933776A CA2933776A CA2933776A1 CA 2933776 A1 CA2933776 A1 CA 2933776A1 CA 2933776 A CA2933776 A CA 2933776A CA 2933776 A CA2933776 A CA 2933776A CA 2933776 A1 CA2933776 A1 CA 2933776A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- curve
- extremal
- intrados
- extrados
- control point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 239000010749 BS 2869 Class C1 Substances 0.000 claims description 3
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 30
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 25
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/325—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow fans
- F04D29/329—Details of the hub
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
- F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
- F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
La présente invention concerne une pièce (1) ou ensemble de pièces de turbomachine comprenant au moins des première et deuxième pales (3I, 3E), et une plateforme (2) à partir de laquelle s'étendent les pales (3I, 3E), caractérisé en ce que la plateforme (2) présente une surface (S) non- axisymétrique limitée par un premier et un deuxième plan extrémal (PS, PR), et définie par au moins deux courbes de construction de classe C représentant chacune la valeur d'un rayon de ladite surface (S) en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale (3I) et l'extrados de la deuxième pale (3E) selon un 1 plan sensiblement parallèle aux plans extrémaux (PS, PR), dont au moins une courbe amont et une courbe aval; chaque courbe de construction étant définie par au moins un point de contrôle extrémal d'intrados et un point de de contrôle extrémal d'extrados tels que: -La tangente à la courbe aval en le point de contrôle extrémal d'extrados 20 est inclinée d'au plus 5°; -Toute autre tangente à une courbe de construction en un point de contrôle extrémal est inclinée d'au moins 5°.
Description
Pièce de turbomachine à surface non-axisymétrique DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
La présente invention concerne une pièce de turbomachine comprenant des pales et une plateforme présentant une surface non-axisymétrique.
ETAT DE L'ART
Une soufflante (ou fan ), est une pièce tournante de grand diamètre en entrée d'une turbomachine à double flux formée d'un moyeu sensiblement conique (le spinner ) sur lequel sont fixées des aubes s'étendant radialement, telle que visible sur la gauche de la figure 1 (référence 1). La soufflante comprime une grande masse d'air froid, partiellement injectée dans le compresseur, le reste formant un écoulement cylindrique enveloppant le moteur et dirigé vers l'arrière pour créer de la poussée.
L'optimisation du rendement et des performances d'une soufflante passe en particulier par l'augmentation du débit massique passant à travers les aubes.
Pour augmenter ce débit massique, il est possible de modifier les paramètres de l'aube fan ou alors de modifier les parois de la veine, c'est-à-dire l'ensemble des canaux entre les aubes pour l'écoulement de fluide (en d'autres termes les sections inter-aubes), en particulier au niveau du moyeu ( pied de fan , c'est-à-dire la partie du fan qui est en face du primaire, la première roue du booster, en d'autres termes la partie de l'aube fan qui va alimenter directement le compresseur basse pression en air et qui constitue donc la première roue mobile de celui-ci).
Il a en effet été constaté que des géométries axisymétriques (dont un exemple est représenté par la figure 2a) de ces parois restent perfectibles :
la recherche d'un optimum géométrique aéromécanique sur les pieds de
La présente invention concerne une pièce de turbomachine comprenant des pales et une plateforme présentant une surface non-axisymétrique.
ETAT DE L'ART
Une soufflante (ou fan ), est une pièce tournante de grand diamètre en entrée d'une turbomachine à double flux formée d'un moyeu sensiblement conique (le spinner ) sur lequel sont fixées des aubes s'étendant radialement, telle que visible sur la gauche de la figure 1 (référence 1). La soufflante comprime une grande masse d'air froid, partiellement injectée dans le compresseur, le reste formant un écoulement cylindrique enveloppant le moteur et dirigé vers l'arrière pour créer de la poussée.
L'optimisation du rendement et des performances d'une soufflante passe en particulier par l'augmentation du débit massique passant à travers les aubes.
Pour augmenter ce débit massique, il est possible de modifier les paramètres de l'aube fan ou alors de modifier les parois de la veine, c'est-à-dire l'ensemble des canaux entre les aubes pour l'écoulement de fluide (en d'autres termes les sections inter-aubes), en particulier au niveau du moyeu ( pied de fan , c'est-à-dire la partie du fan qui est en face du primaire, la première roue du booster, en d'autres termes la partie de l'aube fan qui va alimenter directement le compresseur basse pression en air et qui constitue donc la première roue mobile de celui-ci).
Il a en effet été constaté que des géométries axisymétriques (dont un exemple est représenté par la figure 2a) de ces parois restent perfectibles :
la recherche d'un optimum géométrique aéromécanique sur les pieds de
2 PCT/FR2014/053373 fan (c'est-à-dire à la base des aubes, à la jonction avec le moyeu) conduit en effet aujourd'hui à l'obtention de pièces présentant une paroi localement non-axisymétrique (c'est-à-dire qu'une coupe selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation n'est pas circulaire) au niveau de la veine, au vu des conditions particulières qui y règnent. La veine non-axisymétrique définit une surface globalement annulaire d'un espace tridimensionnel (une tranche de la turbomachine).
La demande de brevet EP1126132 propose ainsi une géométrie de veine non-axisymétrique (voir figure 2b) dans laquelle la paroi d'une plateforme d'aube (en d'autres termes la surface locale du moyeu du fan au niveau de laquelle l'aube est fixée) présente notamment un creux s'étendant le long des aubes.
Il s'est toutefois avéré que cette veine non-axisymétrique dégradait les performances de l'écoulement au travers du fan. En effet, en partant d'une situation saine de l'écoulement avec une veine axisymétrique, la mise en place de la veine non-axisymétrique a montré après des calculs de type Navier-Stockes 3D des décollements aérodynamiques importants en pied de fan au bord de fuite des aubes. De part cet effet aérodynamique négatif, les performances du fan se sont trouvées dégradées et ce décollement aérodynamique était très contraignant pour l'opérabilité du fan (rendement, taux de compression et alimentation du booster notamment).
Il serait souhaitable de disposer d'une nouvelle géométrie de veine en pied de fan qui ne présente pas les problèmes de décollement de l'état de la technique et qui permette un rendement et des performances maximales.
PRESENTATION DE L'INVENTION
La présente invention propose ainsi une pièce ou ensemble de pièces de turbomachine comprenant au moins des première et deuxième pales, et une plateforme à partir de laquelle s'étendent les pales,
La demande de brevet EP1126132 propose ainsi une géométrie de veine non-axisymétrique (voir figure 2b) dans laquelle la paroi d'une plateforme d'aube (en d'autres termes la surface locale du moyeu du fan au niveau de laquelle l'aube est fixée) présente notamment un creux s'étendant le long des aubes.
Il s'est toutefois avéré que cette veine non-axisymétrique dégradait les performances de l'écoulement au travers du fan. En effet, en partant d'une situation saine de l'écoulement avec une veine axisymétrique, la mise en place de la veine non-axisymétrique a montré après des calculs de type Navier-Stockes 3D des décollements aérodynamiques importants en pied de fan au bord de fuite des aubes. De part cet effet aérodynamique négatif, les performances du fan se sont trouvées dégradées et ce décollement aérodynamique était très contraignant pour l'opérabilité du fan (rendement, taux de compression et alimentation du booster notamment).
Il serait souhaitable de disposer d'une nouvelle géométrie de veine en pied de fan qui ne présente pas les problèmes de décollement de l'état de la technique et qui permette un rendement et des performances maximales.
PRESENTATION DE L'INVENTION
La présente invention propose ainsi une pièce ou ensemble de pièces de turbomachine comprenant au moins des première et deuxième pales, et une plateforme à partir de laquelle s'étendent les pales,
3 PCT/FR2014/053373 caractérisé en ce que la plateforme présente une surface non-axisymétrique limitée par un premier et un deuxième plan extrémal, et définie par au moins deux courbes de construction de classe Cl représentant chacune la valeur d'un rayon de ladite surface en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale et l'extrados de la deuxième pale selon un plan sensiblement parallèle aux plans extrémaux, dont :
- au moins une courbe amont ;
- une courbe aval disposée entre la première courbe et un bord de fuite des première et deuxième pales, et associée à une position axiale située à entre 50% et 80% de longueur relative d'une corde de pale s'étendant du bord d'attaque au bord de fuite de la pale ;
chaque courbe de construction étant définie par au moins un point de contrôle extrémal d'intrados et un point de contrôle extrémal d'extrados, respectivement sur chacune des première et deuxième pales entre lesquelles ladite surface s'étend, tels que:
- La tangente à la courbe aval en le point de contrôle extrémal d'extrados est inclinée d'au plus 50;
- Toute autre tangente à une courbe de construction en un point de contrôle extrémal est inclinée d'au moins 50 .
Cette géométrie particulière non-axisymétrique de la surface de la pièce à pente plus douce prévient le décollement aérodynamique.
Le rendement et le taux de compression du pied du fan en sont d'autant améliorés.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives :
= la tangente à la courbe aval en le point de contrôle extrémal d'extrados est inclinée d'au plus 2 ;
= chaque courbe amont est associée à une position axiale le long de la corde de pale telle que les courbes sont situées à intervalles réguliers en termes de longueur relative de la corde de pale ;
- au moins une courbe amont ;
- une courbe aval disposée entre la première courbe et un bord de fuite des première et deuxième pales, et associée à une position axiale située à entre 50% et 80% de longueur relative d'une corde de pale s'étendant du bord d'attaque au bord de fuite de la pale ;
chaque courbe de construction étant définie par au moins un point de contrôle extrémal d'intrados et un point de contrôle extrémal d'extrados, respectivement sur chacune des première et deuxième pales entre lesquelles ladite surface s'étend, tels que:
- La tangente à la courbe aval en le point de contrôle extrémal d'extrados est inclinée d'au plus 50;
- Toute autre tangente à une courbe de construction en un point de contrôle extrémal est inclinée d'au moins 50 .
Cette géométrie particulière non-axisymétrique de la surface de la pièce à pente plus douce prévient le décollement aérodynamique.
Le rendement et le taux de compression du pied du fan en sont d'autant améliorés.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives :
= la tangente à la courbe aval en le point de contrôle extrémal d'extrados est inclinée d'au plus 2 ;
= chaque courbe amont est associée à une position axiale le long de la corde de pale telle que les courbes sont situées à intervalles réguliers en termes de longueur relative de la corde de pale ;
4 PCT/FR2014/053373 = la surface est définie par quatre courbe amont dont une première courbe d'attaque, une deuxième courbe d'attaque, une première courbe centrale et une deuxième courbe centrale ;
= les tangentes aux courbes de construction en les points de contrôle extrémaux présentent des inclinaisons :
- entre 5 et 200 pour la première courbe d'attaque ;
- entre 100 et 30 pour la deuxième courbe d'attaque ;
- entre 10 et 25 pour la première courbe centrale ;
- entre 5 et 20 en le point de contrôle extrémal d'intrados et entre
= les tangentes aux courbes de construction en les points de contrôle extrémaux présentent des inclinaisons :
- entre 5 et 200 pour la première courbe d'attaque ;
- entre 100 et 30 pour la deuxième courbe d'attaque ;
- entre 10 et 25 pour la première courbe centrale ;
- entre 5 et 20 en le point de contrôle extrémal d'intrados et entre
5 et 15 en le point de contrôle extrémal d'extrados pour la deuxième courbe centrale ;
- entre 5 et 10 en le point de contrôle extrémal d'intrados pour la courbe aval.
= les tangentes aux courbes de construction en les points de contrôle extrémaux présentent des inclinaisons :
- entre 10 et 15 pour la première courbe d'attaque ;
- entre 20 et 25 pour la deuxième courbe d'attaque ;
- entre 15 et 20 pour la première courbe centrale ;
- entre 10 et 15 en le point de contrôle extrémal d'intrados et entre 5 et 10 en le point de contrôle extrémal d'extrados pour la deuxième courbe centrale ;
- entre 5 et 10 en le point de contrôle extrémal d'intrados pour la courbe aval ;
= chaque courbe de construction est en outre définie par un point de contrôle intermédiaire d'intrados et un point de contrôle intermédiaire d'extrados, respectivement à proximité des première et deuxième pales entre lesquelles ladite surface s'étend, et chacun situé entre les points de contrôle extrémaux de la courbe de construction, tels que :
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval présentent une différence d'abscisse d'au moins 15 mm;
- tous les autres points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe de construction présentent une différence d'abscisse d'au plus 20 mm;
= la pièce ou ensemble de pièces est telle que:
- tous les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe amont présentent une différence d'abscisse comprise entre 5 et 15 mm;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval présentent une différence d'abscisse comprise entre 15 et 30 mm ;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe aval présentent une différence d'abscisse comprise entre 5 et 15 mm;
= chaque courbe de construction est entièrement déterminée par huit paramètres dont :
- l'inclinaison de la tangente à la courbe en le point de contrôle extrémal d'extrados ;
- l'inclinaison de la tangente à la courbe en le point de contrôle extrémal d'intrados ;
- la différence d'abscisse entre les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe ;
- la différence d'abscisse entre les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'extrados ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'extrados ou en le point de contrôle extrémal d'extrados ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'intrados ou en le point de contrôle extrémal d'intrados ;
- entre 5 et 10 en le point de contrôle extrémal d'intrados pour la courbe aval.
= les tangentes aux courbes de construction en les points de contrôle extrémaux présentent des inclinaisons :
- entre 10 et 15 pour la première courbe d'attaque ;
- entre 20 et 25 pour la deuxième courbe d'attaque ;
- entre 15 et 20 pour la première courbe centrale ;
- entre 10 et 15 en le point de contrôle extrémal d'intrados et entre 5 et 10 en le point de contrôle extrémal d'extrados pour la deuxième courbe centrale ;
- entre 5 et 10 en le point de contrôle extrémal d'intrados pour la courbe aval ;
= chaque courbe de construction est en outre définie par un point de contrôle intermédiaire d'intrados et un point de contrôle intermédiaire d'extrados, respectivement à proximité des première et deuxième pales entre lesquelles ladite surface s'étend, et chacun situé entre les points de contrôle extrémaux de la courbe de construction, tels que :
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval présentent une différence d'abscisse d'au moins 15 mm;
- tous les autres points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe de construction présentent une différence d'abscisse d'au plus 20 mm;
= la pièce ou ensemble de pièces est telle que:
- tous les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe amont présentent une différence d'abscisse comprise entre 5 et 15 mm;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval présentent une différence d'abscisse comprise entre 15 et 30 mm ;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe aval présentent une différence d'abscisse comprise entre 5 et 15 mm;
= chaque courbe de construction est entièrement déterminée par huit paramètres dont :
- l'inclinaison de la tangente à la courbe en le point de contrôle extrémal d'extrados ;
- l'inclinaison de la tangente à la courbe en le point de contrôle extrémal d'intrados ;
- la différence d'abscisse entre les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe ;
- la différence d'abscisse entre les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'extrados ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'extrados ou en le point de contrôle extrémal d'extrados ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'intrados ou en le point de contrôle extrémal d'intrados ;
6 PCT/FR2014/053373 - un coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'intrados ;
= chaque courbe de construction a été modélisée via la mise en oeuvre par des moyens de traitement de données d'étapes de :
(a) Paramétrisation de la courbe de construction en tant que courbe de classe Cl représentant la valeur du rayon de ladite surface en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale et l'extrados de la deuxième pale, la courbe étant définie par:
- Deux points de contrôle extrémaux, respectivement sur chacune des deux pales entre lesquelles ladite surface s'étend ;
- Au moins une spline ;
la paramétrisation étant mise en oeuvre selon un ou plusieurs paramètres définissant au moins un des points de contrôle extrémaux ;
(b) Détermination de valeurs optimisées desdits paramètres de ladite courbe ;
= la pièce ou ensemble de pièces est une soufflante pour une turbomachine à double flux.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une turbomachine comprenant une pièce ou ensemble de pièces selon le premier aspect.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préférentiel. Cette description sera donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 précédemment décrite représente un exemple de turbomachine ;
= chaque courbe de construction a été modélisée via la mise en oeuvre par des moyens de traitement de données d'étapes de :
(a) Paramétrisation de la courbe de construction en tant que courbe de classe Cl représentant la valeur du rayon de ladite surface en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale et l'extrados de la deuxième pale, la courbe étant définie par:
- Deux points de contrôle extrémaux, respectivement sur chacune des deux pales entre lesquelles ladite surface s'étend ;
- Au moins une spline ;
la paramétrisation étant mise en oeuvre selon un ou plusieurs paramètres définissant au moins un des points de contrôle extrémaux ;
(b) Détermination de valeurs optimisées desdits paramètres de ladite courbe ;
= la pièce ou ensemble de pièces est une soufflante pour une turbomachine à double flux.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une turbomachine comprenant une pièce ou ensemble de pièces selon le premier aspect.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préférentiel. Cette description sera donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 précédemment décrite représente un exemple de turbomachine ;
7 PCT/FR2014/053373 - les figures 2a-2b précédemment décrites illustrent deux exemples connus de géométries de pied de fan avec et sans plateforme non-axisymétrique ;
- les figures 3a-3b représentent un mode de réalisation préféré d'une pièce selon l'invention ;
- la figure 4 représentent un mode de réalisation préféré d'une pièce selon l'invention ;
- les figures 5a-5c représentent la visualisation de vitesses axiales négatives pour plusieurs géométries.
DESCRIPTION DETAILLEE
En référence à la figure 3a, la présente pièce 1 (ou ensemble de pièces si elle n'est pas monobloc) de turbomachine présente au moins deux pales consécutives 3E, 31 et une plateforme 2 à partie de laquelle s'étendent les pales 3E, 31. Le terme plateforme est ici interprété au sens large et désigne de façon générale tout élément d'une turbomachine sur lequel des pales 3E, 31 sont aptes à être montées (en s'étendant radialement) et présentant une paroi contre laquelle l'air circule.
En particulier, la plateforme 2 peut être monobloc ou formée d'une pluralité d'organes élémentaires chacun supportant une unique pale 3E, 31 (un pied de la pale) de sorte à constituer une aube du type de celles représentées par la figure 3a. Dans l'exemple représenté, il s'agit de plateformes rapportées , c'est-à-dire séparées des aubes (ce sont des pièces indépendantes). Il existe également des plateformes intégrées (qui seront à nouveau évoquées plus loin) pour lesquelles chaque pale est liée à une demie plateforme, et la jonction entre deux plateformes voisines se fait alors au milieu de la veine. On comprendra que la présente invention n'est limitée à aucune structure particulière la plateforme 2.
En outre, la plateforme 2 délimite une paroi radialement intérieure de la pièce 1 (l'air passe autour) en définissant un moyeu. On comprendra que
- les figures 3a-3b représentent un mode de réalisation préféré d'une pièce selon l'invention ;
- la figure 4 représentent un mode de réalisation préféré d'une pièce selon l'invention ;
- les figures 5a-5c représentent la visualisation de vitesses axiales négatives pour plusieurs géométries.
DESCRIPTION DETAILLEE
En référence à la figure 3a, la présente pièce 1 (ou ensemble de pièces si elle n'est pas monobloc) de turbomachine présente au moins deux pales consécutives 3E, 31 et une plateforme 2 à partie de laquelle s'étendent les pales 3E, 31. Le terme plateforme est ici interprété au sens large et désigne de façon générale tout élément d'une turbomachine sur lequel des pales 3E, 31 sont aptes à être montées (en s'étendant radialement) et présentant une paroi contre laquelle l'air circule.
En particulier, la plateforme 2 peut être monobloc ou formée d'une pluralité d'organes élémentaires chacun supportant une unique pale 3E, 31 (un pied de la pale) de sorte à constituer une aube du type de celles représentées par la figure 3a. Dans l'exemple représenté, il s'agit de plateformes rapportées , c'est-à-dire séparées des aubes (ce sont des pièces indépendantes). Il existe également des plateformes intégrées (qui seront à nouveau évoquées plus loin) pour lesquelles chaque pale est liée à une demie plateforme, et la jonction entre deux plateformes voisines se fait alors au milieu de la veine. On comprendra que la présente invention n'est limitée à aucune structure particulière la plateforme 2.
En outre, la plateforme 2 délimite une paroi radialement intérieure de la pièce 1 (l'air passe autour) en définissant un moyeu. On comprendra que
8 PCT/FR2014/053373 comme expliqué la pièce 1 ou ensemble de pièces est avantageusement un fan.
Surface de plateforme La présente pièce 1 se distingue par une géométrique particulière (non-axisymétrique) d'une surface S d'une plateforme 2 de la pièce 1, dont on observe un exemple de modélisation avantageuse sur les figures 3a et 3b.
La surface S s'étend entre deux pales 3E, 31 (représentées sur la figure 3a, mais pas sur la figure 3b pour mieux observer la surface S. On repère néanmoins leur base), qui la limitent tangentiellement La surface S est en effet une partie d'une surface plus importante définissant une forme sensiblement torique autour de la pièce 1, qui est ici comme expliquée le fan. Dans l'hypothèse avantageuse (mais non limitative) d'une périodicité dans la circonférence de la pièce 1 (c'est-à-dire si les pales 3E, 31 sont identiques et réparties uniformément), la paroi est constituée d'une pluralité de surfaces identiques dupliquées entre chaque couple de pales 3E, 31.
Les surfaces S' également visibles sur les figure 3a et 3b sont ainsi une duplication de la surface S.
Toujours sur cette figure, est visible un trait partageant chacune des surfaces S et S' en deux moitiés. Cette structure correspond à un mode de réalisation de type plateformes intégrées évoqué précédemment, dans lequel la plateforme 2 est composée d'une pluralité d'organes élémentaires.. Chacun de ces organes élémentaires forme la veine en pied d'aube Fan. La veine en pied d'aube Fan s'étend ainsi de part et d'autres de la pale 3E, 31, d'où le fait que la surface S comprend des surfaces juxtaposées associées à deux pieds de pale distincts. La pièce 1 est alors un ensemble d'au moins deux aubes (ensemble pale/veine en pied de pale) juxtaposées. Comme déjà indiqué, on comprendra que la présente invention n'est limitée à aucune structure particulière de la plateforme 2.
Surface de plateforme La présente pièce 1 se distingue par une géométrique particulière (non-axisymétrique) d'une surface S d'une plateforme 2 de la pièce 1, dont on observe un exemple de modélisation avantageuse sur les figures 3a et 3b.
La surface S s'étend entre deux pales 3E, 31 (représentées sur la figure 3a, mais pas sur la figure 3b pour mieux observer la surface S. On repère néanmoins leur base), qui la limitent tangentiellement La surface S est en effet une partie d'une surface plus importante définissant une forme sensiblement torique autour de la pièce 1, qui est ici comme expliquée le fan. Dans l'hypothèse avantageuse (mais non limitative) d'une périodicité dans la circonférence de la pièce 1 (c'est-à-dire si les pales 3E, 31 sont identiques et réparties uniformément), la paroi est constituée d'une pluralité de surfaces identiques dupliquées entre chaque couple de pales 3E, 31.
Les surfaces S' également visibles sur les figure 3a et 3b sont ainsi une duplication de la surface S.
Toujours sur cette figure, est visible un trait partageant chacune des surfaces S et S' en deux moitiés. Cette structure correspond à un mode de réalisation de type plateformes intégrées évoqué précédemment, dans lequel la plateforme 2 est composée d'une pluralité d'organes élémentaires.. Chacun de ces organes élémentaires forme la veine en pied d'aube Fan. La veine en pied d'aube Fan s'étend ainsi de part et d'autres de la pale 3E, 31, d'où le fait que la surface S comprend des surfaces juxtaposées associées à deux pieds de pale distincts. La pièce 1 est alors un ensemble d'au moins deux aubes (ensemble pale/veine en pied de pale) juxtaposées. Comme déjà indiqué, on comprendra que la présente invention n'est limitée à aucune structure particulière de la plateforme 2.
9 PCT/FR2014/053373 La surface S est limitée en amont par un premier plan extrémal, le Plan de séparation PS et en aval par un deuxième plan extrémal, le Plan de raccord PR, qui définissent chacun un contour axisymétrique, continue et de dérivée continue (la courbe correspondant à l'intersection entre chacun des plans PR et PS et la surface de la pièce 1 dans son ensemble est fermée et forme une boucle). La surface S présente sensiblement la forme d'un parallélogramme qui présenterait deux cotés courbes, et s'étend axialement (le long de l'axe moteur) entre les deux plans extrémaux PS, PR, et tangentiellement entre les deux pales 3E, 31 d'un couple de pales consécutives. L'une des pales de ce couple de pales est la première pale 31, ou pale d'intrados. Elle présente en effet son intrados à la surface S. L'autre pale est la deuxième pale 3E, ou pale d'extrados. Elle présente en effet son extrados à la surface S. Chaque deuxième pale 3E est la première pale 31 d'une surface voisine telle que la surface S' dans la figure 2 (puisque chaque pale 3E, 31 présente un intrados et un extrados).
La surface S est définie par des courbes de construction, appelées également Plans de construction . Au moins deux, avantageusement trois, voire quatre, et préférentiellement cinq (voire encore davantage), courbes de constructions PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 sont nécessaires pour obtenir la géométrie de la présente surface S. Dans la suite de la présente description on prendra l'exemple préféré de cinq courbes (dont quatre courbes amont (une première courbe d'attaque PC-1, une deuxième courbe d'attaque PC-2, une première courbe centrale PC-3 et une deuxième courbe centrale PC-4), et une courbe aval PC-5), mais on comprendra que seule une courbe amont parmi les courbes PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 et une courbe aval PC-5 (voir plus loin) sont indispensables à la définition de la surface S non-axisymétrique.
Dans tous les cas, chaque courbe de construction est une courbe de classe C1 représentant la valeur d'un rayon de ladite surface S (valeur de ce rayon variable, par définition d'une plateforme non axisymétrique) en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale 31 et l'extrados
La surface S est définie par des courbes de construction, appelées également Plans de construction . Au moins deux, avantageusement trois, voire quatre, et préférentiellement cinq (voire encore davantage), courbes de constructions PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 sont nécessaires pour obtenir la géométrie de la présente surface S. Dans la suite de la présente description on prendra l'exemple préféré de cinq courbes (dont quatre courbes amont (une première courbe d'attaque PC-1, une deuxième courbe d'attaque PC-2, une première courbe centrale PC-3 et une deuxième courbe centrale PC-4), et une courbe aval PC-5), mais on comprendra que seule une courbe amont parmi les courbes PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 et une courbe aval PC-5 (voir plus loin) sont indispensables à la définition de la surface S non-axisymétrique.
Dans tous les cas, chaque courbe de construction est une courbe de classe C1 représentant la valeur d'un rayon de ladite surface S (valeur de ce rayon variable, par définition d'une plateforme non axisymétrique) en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale 31 et l'extrados
10 PCT/FR2014/053373 de la deuxième pale 3E selon un plan parallèle aux plans extrémaux PS, PR.
Par rayon on entend la distance entre un point de la surface et l'axe de la pièce 1, comme l'on voit par exemple sur la figure 4, qui représente un exemple de courbe de construction qui sera décrit plus en détail plus loin. Une surface axisymétrique présente ainsi un rayon constant, par définition Courbes de construction Comme expliqué, les géométries non-axisymétriques de pied de fan (aussi bien la présente géométrie que celles connues de l'état de la technique) définissent un creusement de la plateforme. En d'autres termes ses courbes de construction présentent une forme en U , avec 3 parties : 2 flancs (intrados et extrados) et le fond de la veine non axisymétrique, qui constitue la partie la plus creusée de la veine. Cette géométrie est visible sur la figure 4.
Les inventeurs ont découvert que les problèmes de décollement des géométries connues étaient dus à des pentes très fortes au niveau des flancs, en particulier à proximité du bord de fuite de la pale d'extrados. La présente géométrie présente par conséquent une pente réduite à cet endroit.
Les courbes de construction sont disposées sur des plans sensiblement parallèles, qui forment des plans axiaux puisqu'ils sont orthogonaux à l'axe de la pièce 1. La ou les premières courbes PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 sont des courbes amont car disposée à proximité du bord d'attaque BA des pales 3E, 31 entre lesquelles elle s'étend (même si cet ensemble comprend aussi bien des courbes d'attaque (situées très près du bord d'attaque BA) que des courbes centrales situées en partie intermédiaire des pales 31, 3E). La dernière courbe PC-5 est une courbe
Par rayon on entend la distance entre un point de la surface et l'axe de la pièce 1, comme l'on voit par exemple sur la figure 4, qui représente un exemple de courbe de construction qui sera décrit plus en détail plus loin. Une surface axisymétrique présente ainsi un rayon constant, par définition Courbes de construction Comme expliqué, les géométries non-axisymétriques de pied de fan (aussi bien la présente géométrie que celles connues de l'état de la technique) définissent un creusement de la plateforme. En d'autres termes ses courbes de construction présentent une forme en U , avec 3 parties : 2 flancs (intrados et extrados) et le fond de la veine non axisymétrique, qui constitue la partie la plus creusée de la veine. Cette géométrie est visible sur la figure 4.
Les inventeurs ont découvert que les problèmes de décollement des géométries connues étaient dus à des pentes très fortes au niveau des flancs, en particulier à proximité du bord de fuite de la pale d'extrados. La présente géométrie présente par conséquent une pente réduite à cet endroit.
Les courbes de construction sont disposées sur des plans sensiblement parallèles, qui forment des plans axiaux puisqu'ils sont orthogonaux à l'axe de la pièce 1. La ou les premières courbes PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 sont des courbes amont car disposée à proximité du bord d'attaque BA des pales 3E, 31 entre lesquelles elle s'étend (même si cet ensemble comprend aussi bien des courbes d'attaque (situées très près du bord d'attaque BA) que des courbes centrales situées en partie intermédiaire des pales 31, 3E). La dernière courbe PC-5 est une courbe
11 PCT/FR2014/053373 aval , ou courbe de fuite , car disposée à proximité du bord de fuite BF des pales 3E, 31 entre lesquelles elle s'étend.
En d'autres termes, le fluide s'écoulant dans la veine rencontre successivement jusqu'à deux courbes d'attaque et deux courbes centrales PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, puis la courbe aval PC-5. Leurs positions ne sont pas fixées, mais chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 est en particulier définie par une position axiale le long d'une corde d'une pale 3E, 31 s'étendant du bord d'attaque BA au bord de fuite BF de la pale 3E, 31. On comprendra ici qu'on raisonne en termes de corde axiale , en d'autres termes que seule la composante axiale de la corde réelle est prise en compte : par exemple une position axiale située à 0% en longueur relative de corde de pale est dans un plan axial passant par le bord d'attaque BA, une position axiale située à 100% en longueur relative de corde de pale est dans le plan axial passant par le bord de fuite BF, et une position axiale située à 50% en longueur relative de corde de pale est sur un plan axial médian des deux plans axiaux précédemment cités.
Et dans un tel référentiel, la courbe aval PC-5 est associée à une position axiale située entre 50% et 80% en longueur relative de corde de pale 3E, 31.
La ou les courbes amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 sont associées à
une position située à une longueur relative de corde de pale 3E, 31 inférieure à celle de la courbe aval PC-5.
Avantageusement, toutes les courbes de constructions sont associées à des positions axiales disposées à intervalles régulier le long de la corde de pale 3E, 31, par exemple tous les 25% dans le cas de quatre courbes, ou 20% dans le cas de cinq courbes, de sorte à pouvoir dessiner les formes de flancs souhaités par le concepteur de la plateforme (un nombre trop faible de courbes de constructions limite les formes possibles) Ainsi, dans le mode de réalisation préféré représenté par les figures 3a et 3b, la première courbe d'attaque PC-1 est associée à une position axiale située à 0% de longueur relative de corde de pale 3E, 31, la deuxième courbe d'attaque PC-2 est associée à une position axiale située à
En d'autres termes, le fluide s'écoulant dans la veine rencontre successivement jusqu'à deux courbes d'attaque et deux courbes centrales PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, puis la courbe aval PC-5. Leurs positions ne sont pas fixées, mais chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 est en particulier définie par une position axiale le long d'une corde d'une pale 3E, 31 s'étendant du bord d'attaque BA au bord de fuite BF de la pale 3E, 31. On comprendra ici qu'on raisonne en termes de corde axiale , en d'autres termes que seule la composante axiale de la corde réelle est prise en compte : par exemple une position axiale située à 0% en longueur relative de corde de pale est dans un plan axial passant par le bord d'attaque BA, une position axiale située à 100% en longueur relative de corde de pale est dans le plan axial passant par le bord de fuite BF, et une position axiale située à 50% en longueur relative de corde de pale est sur un plan axial médian des deux plans axiaux précédemment cités.
Et dans un tel référentiel, la courbe aval PC-5 est associée à une position axiale située entre 50% et 80% en longueur relative de corde de pale 3E, 31.
La ou les courbes amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 sont associées à
une position située à une longueur relative de corde de pale 3E, 31 inférieure à celle de la courbe aval PC-5.
Avantageusement, toutes les courbes de constructions sont associées à des positions axiales disposées à intervalles régulier le long de la corde de pale 3E, 31, par exemple tous les 25% dans le cas de quatre courbes, ou 20% dans le cas de cinq courbes, de sorte à pouvoir dessiner les formes de flancs souhaités par le concepteur de la plateforme (un nombre trop faible de courbes de constructions limite les formes possibles) Ainsi, dans le mode de réalisation préféré représenté par les figures 3a et 3b, la première courbe d'attaque PC-1 est associée à une position axiale située à 0% de longueur relative de corde de pale 3E, 31, la deuxième courbe d'attaque PC-2 est associée à une position axiale située à
12 PCT/FR2014/053373 environ 20% de longueur relative de corde de pale 3E, 31, la première courbe centrale PC-3 est associée à une position axiale située à environ 40% de longueur relative de corde de pale 3E, 31, la deuxième courbe centrale PC-4 est associée à une position axiale située à environ 60% de longueur relative de corde de pale 3E, 31, et la courbe aval PC-5 est associée à une position axiale située à environ 80% de longueur relative de corde de pale 3. Toutefois, on comprendra que les courbes amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 peuvent être disposées n'importe où sur la partie avant de la veine.
Comme l'on voit toujours sur les figures 3a et 3b, chaque courbe présente une géométrie spécifique conçue pour limiter la pente au niveau du bord de fuite BF, en particulier la courbe aval PC-5.
Chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 est typiquement une spline constituée de 3 parties : Les 2 flancs et le fond de la veine, comme précédemment évoqué.
Les splines sont des courbes polynomiales paramétriques, parmi lesquelles on peut citer préférentiellement les courbes de Bézier définies comme combinaisons de N-i-1 polynômes élémentaires dits Polynômes de Bernstein : on définit une courbe de Bézier par l'ensemble de points ri iv_ 0 le (t) = Pi, t E [0,1], les le = (N)tN (t) _ étant les N+1 polynômes de Bernstein de degré N.
Les points {Po, Pi...PN} sont appelés points de contrôle implicites de la courbe et constituent les variables grâce auxquelles une courbe de construction peut être paramétrisée.
Ces points sont appelés implicites car une courbe de Bézier peut être vue comme l'ensemble des barycentres des N+1 points de contrôle pondérés d'un poids égal à la valeur du polynôme de Bernstein associé à
chaque point de contrôle. En d'autres termes, ces points agissent comme des poids localisés attirants la courbe généralement sans qu'elle n'y passe (hormis le premier et le dernier, correspondant respectivement à t=0 et t=1, et certains cas d'alignement de points).
Comme l'on voit toujours sur les figures 3a et 3b, chaque courbe présente une géométrie spécifique conçue pour limiter la pente au niveau du bord de fuite BF, en particulier la courbe aval PC-5.
Chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 est typiquement une spline constituée de 3 parties : Les 2 flancs et le fond de la veine, comme précédemment évoqué.
Les splines sont des courbes polynomiales paramétriques, parmi lesquelles on peut citer préférentiellement les courbes de Bézier définies comme combinaisons de N-i-1 polynômes élémentaires dits Polynômes de Bernstein : on définit une courbe de Bézier par l'ensemble de points ri iv_ 0 le (t) = Pi, t E [0,1], les le = (N)tN (t) _ étant les N+1 polynômes de Bernstein de degré N.
Les points {Po, Pi...PN} sont appelés points de contrôle implicites de la courbe et constituent les variables grâce auxquelles une courbe de construction peut être paramétrisée.
Ces points sont appelés implicites car une courbe de Bézier peut être vue comme l'ensemble des barycentres des N+1 points de contrôle pondérés d'un poids égal à la valeur du polynôme de Bernstein associé à
chaque point de contrôle. En d'autres termes, ces points agissent comme des poids localisés attirants la courbe généralement sans qu'elle n'y passe (hormis le premier et le dernier, correspondant respectivement à t=0 et t=1, et certains cas d'alignement de points).
13 PCT/FR2014/053373 Chacune courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 est ainsi définie par au moins un point de contrôle extrémal d'intrados et un point de de contrôle extrémal d'extrados, respectivement sur chacune des première et deuxième pales 31, 3E entre lesquelles ladite surface S s'étend.
Comme l'on verra plus loin, chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 est en outre avantageusement définie par un point de contrôle intermédiaire d'intrados et un point de de contrôle intermédiaire d'extrados, respectivement à proximité des première et deuxième pales 31, 3E entre lesquelles ladite surface S s'étend, et chacun situé entre les points de contrôle extrémaux de la courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5. Cette définition d'une courbe par quatre points permet d'engendrer les géométries en U que l'on voit sur les figures, et en particulier la figure 4.
Le ou les paramètres définissant un point de contrôle sont ainsi choisis parmi une abscisse du point, une ordonnée du point, une orientation de tangente à la courbe au niveau du point et un (dans le cas d'un point de contrôle extrémal, on ne peut prendre en compte que la demi-tangente dans le domaine de définition de la courbe, à gauche ou à droite suivant le point) ou deux (dans le cas d'un point de contrôle intermédiaire) coefficients de tension chacun associé à une demi-tangente à la courbe au niveau du point.
Les positions des points de contrôle extrémaux sont contraintes par les pales 3. En revanche, les orientations de la tangente à la courbe en ces points (en d'autres termes les dérivées) permettent de contrôler les pentes de la surface S. Les courbes sont ainsi telles que :
- la tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'extrados est inclinée d'au plus 50;
- toute autre tangente à une courbe amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, voire toute autre tangente à une courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 (en d'autres termes y compris la tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'intrados) en un point de contrôle
Comme l'on verra plus loin, chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 est en outre avantageusement définie par un point de contrôle intermédiaire d'intrados et un point de de contrôle intermédiaire d'extrados, respectivement à proximité des première et deuxième pales 31, 3E entre lesquelles ladite surface S s'étend, et chacun situé entre les points de contrôle extrémaux de la courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5. Cette définition d'une courbe par quatre points permet d'engendrer les géométries en U que l'on voit sur les figures, et en particulier la figure 4.
Le ou les paramètres définissant un point de contrôle sont ainsi choisis parmi une abscisse du point, une ordonnée du point, une orientation de tangente à la courbe au niveau du point et un (dans le cas d'un point de contrôle extrémal, on ne peut prendre en compte que la demi-tangente dans le domaine de définition de la courbe, à gauche ou à droite suivant le point) ou deux (dans le cas d'un point de contrôle intermédiaire) coefficients de tension chacun associé à une demi-tangente à la courbe au niveau du point.
Les positions des points de contrôle extrémaux sont contraintes par les pales 3. En revanche, les orientations de la tangente à la courbe en ces points (en d'autres termes les dérivées) permettent de contrôler les pentes de la surface S. Les courbes sont ainsi telles que :
- la tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'extrados est inclinée d'au plus 50;
- toute autre tangente à une courbe amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, voire toute autre tangente à une courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 (en d'autres termes y compris la tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'intrados) en un point de contrôle
14 PCT/FR2014/053373 extrémal est inclinée d'au moins 5 (et avantageusement d'au plus 300).
La tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'extrados est même si possible inclinée d'au plus 2 . Cette dissymétrie marquée de la courbe aval PC-5 se traduit par un retour progressif et sur une plus grande distance à une géométrie quasiment axisymétrique sur la dernière partie de la veine, ce qui limite voire supprime le décollement aérodynamique. En effet, ce retour progressif à une veine axisymétrique limite l'effet de courbure et donc limite le ralentissement trop brutal du fluide.
En outre, au moins une courbe amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 présente des tangentes en ses points de contrôle extrémaux inclinées d'au moins 20 . Dans le cas de quatre courbes amont, il s'agit de la deuxième courbe d'attaque PC-2 (qui présente ainsi les inclinaisons les plus fortes de toutes les courbes de constructions).
En ce qui concerne la tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'intrados, elle est également limitée en particulier à 10 .
Ainsi, même si son inclinaison est supérieure à celle de la tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'extrados, elle reste faible, contrairement à ce que l'on rencontre parfois pour des veines de compresseur (voir la demande de brevet EP 2085620), où cet angle tend vers 90 (tangente verticale) en sortie de veine.
De façon préférée, toute tangente à une courbe amont PC1, PC-2, PC-3, PC-4 en le point de contrôle extrémal d'intrados est plus inclinée que la tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'intrados. En particulier, l'inclinaison d'intrados peut être décroissante en parcourant la veine (alors qu'il est connue qu'elle soit croissante), ou croissante puis décroissante.
Dans ce dernier cas préféré, au moins deux courbes amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 sont telles que l'inclinaison des tangentes à chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 en le point de contrôle extrémal d'intrados croit puis décroit en parcourant les courbes de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 du bord d'attaque (BA) au bord
La tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'extrados est même si possible inclinée d'au plus 2 . Cette dissymétrie marquée de la courbe aval PC-5 se traduit par un retour progressif et sur une plus grande distance à une géométrie quasiment axisymétrique sur la dernière partie de la veine, ce qui limite voire supprime le décollement aérodynamique. En effet, ce retour progressif à une veine axisymétrique limite l'effet de courbure et donc limite le ralentissement trop brutal du fluide.
En outre, au moins une courbe amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 présente des tangentes en ses points de contrôle extrémaux inclinées d'au moins 20 . Dans le cas de quatre courbes amont, il s'agit de la deuxième courbe d'attaque PC-2 (qui présente ainsi les inclinaisons les plus fortes de toutes les courbes de constructions).
En ce qui concerne la tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'intrados, elle est également limitée en particulier à 10 .
Ainsi, même si son inclinaison est supérieure à celle de la tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'extrados, elle reste faible, contrairement à ce que l'on rencontre parfois pour des veines de compresseur (voir la demande de brevet EP 2085620), où cet angle tend vers 90 (tangente verticale) en sortie de veine.
De façon préférée, toute tangente à une courbe amont PC1, PC-2, PC-3, PC-4 en le point de contrôle extrémal d'intrados est plus inclinée que la tangente à la courbe aval PC-5 en le point de contrôle extrémal d'intrados. En particulier, l'inclinaison d'intrados peut être décroissante en parcourant la veine (alors qu'il est connue qu'elle soit croissante), ou croissante puis décroissante.
Dans ce dernier cas préféré, au moins deux courbes amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 sont telles que l'inclinaison des tangentes à chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 en le point de contrôle extrémal d'intrados croit puis décroit en parcourant les courbes de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 du bord d'attaque (BA) au bord
15 PCT/FR2014/053373 de fuite de la pale 31, 3E. En d'autres termes, le maximum d'inclinaison de la tangente en le point de contrôle extrémal d'intrados est atteint pour une courbe autre que la première courbe d'attaque PC-1 et la courbe aval PC-5.
En pratique ce maximum est atteint au niveau de la seconde courbe d'attaque PC-2 (voir plus loin).
La même chose est avantageusement valable pour l'inclinaison d'extrados qui peut être décroissante en parcourant la veine, ou de façon préférée croissante puis décroissante (l'inclinaison des tangentes à chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 en le point de contrôle extrémal d'extrados croit puis décroit en parcourant les courbes de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 du bord d'attaque BA au bord de fuite de la pale 31, 3E, avec un maximum éventuellement au niveau de la seconde courbe d'attaque PC-2.
En référence aux figures 3a et 3b, les tangentes aux courbes de construction en les points de contrôle extrémaux présentent de façon préférée les inclinaisons suivantes :
- entre 50 et 200 et avantageusement entre 100 et 150 pour la première courbe d'attaque PC-1 ;
- entre 100 et 30 et avantageusement entre 20 et 25 pour la deuxième courbe d'attaque PC-2 ;
- entre 10 et 25 et avantageusement entre 15 et 20 pour la première courbe centrale PC-3;
- entre 50 et 20 et avantageusement entre 100 et 150 en le point de contrôle extrémal d'intrados ; et entre 50 et 150 et avantageusement entre 5 et 10 en le point de contrôle extrémal d'extrados pour la deuxième courbe centrale PC-4 (cette baisse progressive de l'inclinaison sur l'extrados permet de réduire la pente globale de la veine pour réduire voire supprimer les risques de décollement en pied d'aube au bord de fuite BF) ;
En pratique ce maximum est atteint au niveau de la seconde courbe d'attaque PC-2 (voir plus loin).
La même chose est avantageusement valable pour l'inclinaison d'extrados qui peut être décroissante en parcourant la veine, ou de façon préférée croissante puis décroissante (l'inclinaison des tangentes à chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 en le point de contrôle extrémal d'extrados croit puis décroit en parcourant les courbes de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 du bord d'attaque BA au bord de fuite de la pale 31, 3E, avec un maximum éventuellement au niveau de la seconde courbe d'attaque PC-2.
En référence aux figures 3a et 3b, les tangentes aux courbes de construction en les points de contrôle extrémaux présentent de façon préférée les inclinaisons suivantes :
- entre 50 et 200 et avantageusement entre 100 et 150 pour la première courbe d'attaque PC-1 ;
- entre 100 et 30 et avantageusement entre 20 et 25 pour la deuxième courbe d'attaque PC-2 ;
- entre 10 et 25 et avantageusement entre 15 et 20 pour la première courbe centrale PC-3;
- entre 50 et 20 et avantageusement entre 100 et 150 en le point de contrôle extrémal d'intrados ; et entre 50 et 150 et avantageusement entre 5 et 10 en le point de contrôle extrémal d'extrados pour la deuxième courbe centrale PC-4 (cette baisse progressive de l'inclinaison sur l'extrados permet de réduire la pente globale de la veine pour réduire voire supprimer les risques de décollement en pied d'aube au bord de fuite BF) ;
16 PCT/FR2014/053373 - entre 5 et 100 en le point de contrôle extrémal d'intrados et environ 10 en le point de contrôle extrémal d'extrados pour la courbe aval PC-5.
Chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 est en particulier définie au total par huit paramètres parmi tous les paramètres cités avant. Outre les inclinaisons de la tangente en chacun des points de contrôle extrémaux (deux paramètres), on trouve l'abscisse de chacun des points de contrôle intermédiaires (deux paramètres) et le coefficient de tension associé à chacune des demi-tangentes en chacun des points de contrôle intermédiaires et/ou extrémal (quatre paramètres parmi six demi-tangentes possibles).
En pratique, comme l'on voit sur la figure 4, les quatre derniers paramètres sont le coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'extrados, le coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle extrémal d'extrados, le coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à
la courbe en le point de contrôle extrémal d'intrados, et le coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'intrados.
Tous les coefficients de tension associés à une demi-tangente en un point de contrôle peuvent être égaux sur l'ensemble des courbes de constructions PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5.
En ce qui concerne les abscisses des points de contrôle intermédiaire, elles permettent de définir la longueur des flancs du U
que forme chaque courbe. Elles sont telles que :
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval PC-5 présentent une différence d'abscisse d'au moins 15 mm;
- tous les autres points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 (donc y compris les points de contrôle
Chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 est en particulier définie au total par huit paramètres parmi tous les paramètres cités avant. Outre les inclinaisons de la tangente en chacun des points de contrôle extrémaux (deux paramètres), on trouve l'abscisse de chacun des points de contrôle intermédiaires (deux paramètres) et le coefficient de tension associé à chacune des demi-tangentes en chacun des points de contrôle intermédiaires et/ou extrémal (quatre paramètres parmi six demi-tangentes possibles).
En pratique, comme l'on voit sur la figure 4, les quatre derniers paramètres sont le coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'extrados, le coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle extrémal d'extrados, le coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à
la courbe en le point de contrôle extrémal d'intrados, et le coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'intrados.
Tous les coefficients de tension associés à une demi-tangente en un point de contrôle peuvent être égaux sur l'ensemble des courbes de constructions PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5.
En ce qui concerne les abscisses des points de contrôle intermédiaire, elles permettent de définir la longueur des flancs du U
que forme chaque courbe. Elles sont telles que :
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval PC-5 présentent une différence d'abscisse d'au moins 15 mm;
- tous les autres points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 (donc y compris les points de contrôle
17 PCT/FR2014/053373 extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe aval PC-5) présentent une différence d'abscisse d'au plus 20 mm, et avantageusement d'au plus 15 mm.
Le fait que le flanc du U soit allongé au bord du bord de fuite BF
extrados permet d'adoucir encore la pente et donc de limiter encore les effets de décollement en pied d'aube.
En référence aux figures 3a et 3b, de façon préférée :
- tous les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 présentent une différence d'abscisse comprise entre 5 et 15 mm, et avantageusement entre 10 et 15 mm ;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval PC-5 présentent une différence d'abscisse comprise entre 15 et 25 mm, et avantageusement entre 15 et 20 mm ;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe aval PC-5 présentent une différence d'abscisse comprise entre Set 15 mm, avantageusement entre Set 10 mm.
Modélisation de la surface La définition de la surface via les deux à cinq courbes de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 facilite ensuite l'optimisation automatique de la veine non axisymétrique et donc de la pièce 1.
Chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 peut ainsi être modélisée via la mise en oeuvre d'étapes de:
(a) Paramétrisation de la courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 en tant que courbe de classe C1 représentant la valeur du rayon de ladite surface S en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale 31 et l'extrados de la deuxième pale 3E, la courbe étant définie par:
- Deux points de contrôle extrémaux, respectivement sur chacune des deux pales 3E, 31, entre lesquelles ladite
Le fait que le flanc du U soit allongé au bord du bord de fuite BF
extrados permet d'adoucir encore la pente et donc de limiter encore les effets de décollement en pied d'aube.
En référence aux figures 3a et 3b, de façon préférée :
- tous les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe amont PC-1, PC-2, PC-3, PC-4 présentent une différence d'abscisse comprise entre 5 et 15 mm, et avantageusement entre 10 et 15 mm ;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval PC-5 présentent une différence d'abscisse comprise entre 15 et 25 mm, et avantageusement entre 15 et 20 mm ;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe aval PC-5 présentent une différence d'abscisse comprise entre Set 15 mm, avantageusement entre Set 10 mm.
Modélisation de la surface La définition de la surface via les deux à cinq courbes de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 facilite ensuite l'optimisation automatique de la veine non axisymétrique et donc de la pièce 1.
Chaque courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 peut ainsi être modélisée via la mise en oeuvre d'étapes de:
(a) Paramétrisation de la courbe de construction PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5 en tant que courbe de classe C1 représentant la valeur du rayon de ladite surface S en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale 31 et l'extrados de la deuxième pale 3E, la courbe étant définie par:
- Deux points de contrôle extrémaux, respectivement sur chacune des deux pales 3E, 31, entre lesquelles ladite
18 PCT/FR2014/053373 surface S s'étend (et avantageusement deux points de contrôle intermédiaire, respectivement à proximité des deux pales 31, 3E, et chacun situé entre les points de contrôle extrémaux) ;
-Au moins une spline ;
la paramétrisation étant mise en oeuvre selon un ou plusieurs paramètres définissant au moins un des points de contrôle extrémaux (avantageusement tout ou partie des huit paramètres mentionné
précédemment) ;
(b) Détermination de valeurs optimisées desdits paramètres de ladite courbe.
Ces étapes sont réalisées par un équipement informatique comprenant des moyens de traitement de données (par exemple un supercalculateur mettant en oeuvre un logiciel de CAO).
Certains paramètres des points de contrôle extrémaux ou intermédiaires, par exemple les intervalles d'inclinaison des tangentes, sont fixés de sorte à respecter les conditions de pente recherchées.
De nombreux critères peuvent être choisis comme critères à
optimiser lors de la modélisation de chaque courbe. A titre d'exemple, on peut tenter de maximiser des propriétés mécaniques telles que la résistance aux contraintes mécaniques, les réponses fréquentielles, les déplacements des pales 3E, 31, des propriétés aérodynamiques telles que le rendement, l'élévation de pression, la capacité de débit ou la marge au pompage, etc.
Pour cela il est nécessaire de paramétriser la loi que l'on cherche à
optimiser, c'est-à-dire d'en faire une fonction de N paramètres d'entrée.
L'optimisation consiste alors à faire varier (en général aléatoirement) ces différents paramètres sous contrainte, jusqu'à déterminer leurs valeurs optimales pour un critère prédéterminé. Une courbe lissée est ensuite obtenue par interpolation à partir des points de passage déterminés.
Le nombre de calculs nécessaires est alors directement lié au nombre de paramètres d'entrée du problème. En effet, le plus souvent le
-Au moins une spline ;
la paramétrisation étant mise en oeuvre selon un ou plusieurs paramètres définissant au moins un des points de contrôle extrémaux (avantageusement tout ou partie des huit paramètres mentionné
précédemment) ;
(b) Détermination de valeurs optimisées desdits paramètres de ladite courbe.
Ces étapes sont réalisées par un équipement informatique comprenant des moyens de traitement de données (par exemple un supercalculateur mettant en oeuvre un logiciel de CAO).
Certains paramètres des points de contrôle extrémaux ou intermédiaires, par exemple les intervalles d'inclinaison des tangentes, sont fixés de sorte à respecter les conditions de pente recherchées.
De nombreux critères peuvent être choisis comme critères à
optimiser lors de la modélisation de chaque courbe. A titre d'exemple, on peut tenter de maximiser des propriétés mécaniques telles que la résistance aux contraintes mécaniques, les réponses fréquentielles, les déplacements des pales 3E, 31, des propriétés aérodynamiques telles que le rendement, l'élévation de pression, la capacité de débit ou la marge au pompage, etc.
Pour cela il est nécessaire de paramétriser la loi que l'on cherche à
optimiser, c'est-à-dire d'en faire une fonction de N paramètres d'entrée.
L'optimisation consiste alors à faire varier (en général aléatoirement) ces différents paramètres sous contrainte, jusqu'à déterminer leurs valeurs optimales pour un critère prédéterminé. Une courbe lissée est ensuite obtenue par interpolation à partir des points de passage déterminés.
Le nombre de calculs nécessaires est alors directement lié au nombre de paramètres d'entrée du problème. En effet, le plus souvent le
19 PCT/FR2014/053373 nombre de calcul pour une surface de réponse correcte est de deux puissance le nombre de paramètres De nombreuses méthodes sont connues, mais de façon préférée on mettra en oeuvre une méthode similaire à celle décrite dans la demande de brevet FR1353439, qui permet une excellente qualité de modélisation, sans consommation élevée de puissance de calcul, tout en limitant le phénomène de Runge ( ondulation excessive de la surface).
Il est à noter que la pale 3E, 31 est reliée à la plateforme 2 via une courbe de raccordement (visible par exemple à la figure 2b), qui peut faire l'objet d'une modélisation spécifique, notamment également via l'utilisation de splines et points de contrôle utilisateur.
Effet de ces géométries Des tests d'analyse de vitesses axiales négatives (caractéristiques de phénomènes de décollement) le long de la pale d'extrados 3E ont été
réalisés pour trois géométries : géométrie axisymétrique (figure 5a), géométrie non-axisymétrique conforme à l'état de la technique (figure 5b) et la présente géométrie non-axisymétrique (figure 5c).
On voit nettement sur la figure 5b l'apparition d'une poche de vitesse axiale négative au bord de fuite BF, représentative d'un phénomène de décollement.
Au contraire, sur la figure 5c ce phénomène a pratiquement disparu, et l'on revient à la qualité d'écoulement d'une géométrie axisymétrique (figure 5a).
Il est à noter que la pale 3E, 31 est reliée à la plateforme 2 via une courbe de raccordement (visible par exemple à la figure 2b), qui peut faire l'objet d'une modélisation spécifique, notamment également via l'utilisation de splines et points de contrôle utilisateur.
Effet de ces géométries Des tests d'analyse de vitesses axiales négatives (caractéristiques de phénomènes de décollement) le long de la pale d'extrados 3E ont été
réalisés pour trois géométries : géométrie axisymétrique (figure 5a), géométrie non-axisymétrique conforme à l'état de la technique (figure 5b) et la présente géométrie non-axisymétrique (figure 5c).
On voit nettement sur la figure 5b l'apparition d'une poche de vitesse axiale négative au bord de fuite BF, représentative d'un phénomène de décollement.
Au contraire, sur la figure 5c ce phénomène a pratiquement disparu, et l'on revient à la qualité d'écoulement d'une géométrie axisymétrique (figure 5a).
Claims (15)
1. Pièce (1) ou ensemble de pièces de turbomachine comprenant au moins des première et deuxième pales (3I, 3E), et une plateforme (2) à partir de laquelle s'étendent les pales (3I, 3E), caractérisé en ce que la plateforme (2) présente une surface (S) non-axisymétrique limitée par un premier et un deuxième plan extrémal (PS, PR), et définie par au moins deux courbes de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) de classe C1 représentant chacune la valeur d'un rayon de ladite surface (S) en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale (31) et l'extrados de la deuxième pale (3E) selon un plan sensiblement parallèle aux plans extrémaux (PS, PR), dont :
- au moins une courbe amont (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) ;
- une courbe aval (PC-5) disposée entre la première courbe (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) et un bord de fuite (BF) des première et deuxième pales (31, 3E), et associée à une position axiale située entre 50% et 80% de longueur relative d'une corde de pale (3I, 3E) s'étendant du bord d'attaque (BA) au bord de fuite de la pale (3I, 3E) ;
chaque courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) étant définie par au moins un point de contrôle extrémal d'intrados et un point de contrôle extrémal d'extrados, respectivement sur chacune des première et deuxième pales (3I, 3E) entre lesquelles ladite surface (S) s'étend, tels que :
- la tangente à la courbe aval (PC-5) en le point de contrôle extrémal d'extrados est inclinée d'au plus 5° ;
- la tangente à la courbe aval (PC-5) en le point de contrôle extrémal d'intrados est inclinée d'au plus 10° ;
- toute tangente à une courbe de construction amont (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) en un point de contrôle extrémal est inclinée d'au moins 5°.
- au moins une courbe amont (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) ;
- une courbe aval (PC-5) disposée entre la première courbe (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) et un bord de fuite (BF) des première et deuxième pales (31, 3E), et associée à une position axiale située entre 50% et 80% de longueur relative d'une corde de pale (3I, 3E) s'étendant du bord d'attaque (BA) au bord de fuite de la pale (3I, 3E) ;
chaque courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) étant définie par au moins un point de contrôle extrémal d'intrados et un point de contrôle extrémal d'extrados, respectivement sur chacune des première et deuxième pales (3I, 3E) entre lesquelles ladite surface (S) s'étend, tels que :
- la tangente à la courbe aval (PC-5) en le point de contrôle extrémal d'extrados est inclinée d'au plus 5° ;
- la tangente à la courbe aval (PC-5) en le point de contrôle extrémal d'intrados est inclinée d'au plus 10° ;
- toute tangente à une courbe de construction amont (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) en un point de contrôle extrémal est inclinée d'au moins 5°.
2. Pièce ou ensemble de pièces selon la revendication 1, dans laquelle la tangente à la courbe aval (PC-5) en le point de contrôle extrémal d'extrados est inclinée d'au plus 2°, et la tangente à la courbe aval (PC-5) en le point de contrôle extrémal d'intrados est inclinée d'au moins 5°.
3. Pièce ou ensemble de pièces selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle chaque courbe amont est associée à
une position axiale le long de la corde de pale (3I, 3E) telle que les courbes de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) sont situées à intervalles réguliers en termes de longueur relative de la corde de pale (3I, 3E).
une position axiale le long de la corde de pale (3I, 3E) telle que les courbes de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) sont situées à intervalles réguliers en termes de longueur relative de la corde de pale (3I, 3E).
4. Pièce ou ensemble de pièces selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle toute tangente à une courbe amont (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) en le point de contrôle extrémal d'intrados est plus inclinée que la tangente à la courbe aval (PC-5) en le point de contrôle extrémal d'intrados.
5. Pièce ou ensemble de pièces selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle la surface (S) est définie par au moins deux courbes amont (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) telles que l'inclinaison des tangentes à chaque courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) en le point de contrôle extrémal d'extrados croit puis décroit en parcourant les courbes de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) du bord d'attaque (BA) au bord de fuite de la pale (3I, 3E).
6. Pièce ou ensemble de pièces selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle la surface (S) est définie par au moins deux courbes amont (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) telles que l'inclinaison des tangentes à chaque courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) en le point de contrôle extrémal d'intrados croit puis décroit en parcourant les courbes de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) du bord d'attaque (BA) au bord de fuite de la pale (3I, 3E).
7. Pièce ou ensemble de pièces selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle la surface (S) est définie par quatre courbes amont (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4), dont une première courbe d'attaque (PC-1), une deuxième courbe d'attaque (PC-2), une première courbe centrale (PC-3) et une deuxième courbe centrale (PC-4).
8. Pièce ou ensemble de pièces selon la revendication 7, dans laquelle les tangentes aux courbes de construction en les points de contrôle extrémaux présentent des inclinaisons :
- entre 5° et 20° pour la première courbe d'attaque (PC-1) ;
- entre 10° et 30° pour la deuxième courbe d'attaque (PC-2) ;
- entre 10° et 25° pour la première courbe centrale (PC-3) ;
- entre 5° et 20° en le point de contrôle extrémal d'intrados et entre 5° et 15° en le point de contrôle extrémal d'extrados pour la deuxième courbe centrale (PC-4) ;
- entre 5° et 10° en le point de contrôle extrémal d'intrados pour la courbe aval (PC-5).
- entre 5° et 20° pour la première courbe d'attaque (PC-1) ;
- entre 10° et 30° pour la deuxième courbe d'attaque (PC-2) ;
- entre 10° et 25° pour la première courbe centrale (PC-3) ;
- entre 5° et 20° en le point de contrôle extrémal d'intrados et entre 5° et 15° en le point de contrôle extrémal d'extrados pour la deuxième courbe centrale (PC-4) ;
- entre 5° et 10° en le point de contrôle extrémal d'intrados pour la courbe aval (PC-5).
9. Pièce ou ensemble de pièces selon la revendication 8, dans laquelle les tangentes aux courbes de construction en les points de contrôle extrémaux présentent des inclinaisons :
- entre 10° et 15° pour la première courbe d'attaque (PC-1) ;
- entre 20° et 25° pour la deuxième courbe d'attaque (PC-2) ;
- entre 15° et 20° pour la première courbe centrale (PC-3) ;
- entre 10° et 15° en le point de contrôle extrémal d'intrados et entre 5° et 10° en le point de contrôle extrémal d'extrados pour la deuxième courbe centrale (PC-4) ;
- entre 5° et 10° en le point de contrôle extrémal d'intrados pour la courbe aval (PC-5).
- entre 10° et 15° pour la première courbe d'attaque (PC-1) ;
- entre 20° et 25° pour la deuxième courbe d'attaque (PC-2) ;
- entre 15° et 20° pour la première courbe centrale (PC-3) ;
- entre 10° et 15° en le point de contrôle extrémal d'intrados et entre 5° et 10° en le point de contrôle extrémal d'extrados pour la deuxième courbe centrale (PC-4) ;
- entre 5° et 10° en le point de contrôle extrémal d'intrados pour la courbe aval (PC-5).
10. Pièce ou ensemble de pièces selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) est en outre définie par un point de contrôle intermédiaire d'intrados et un point de contrôle intermédiaire d'extrados, respectivement à proximité des première et deuxième pales (3I, 3E) entre lesquelles ladite surface (S) s'étend, et chacun situé entre les points de contrôle extrémaux de la courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5), tels que :
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval (PC-5) présentent une différence d'abscisse d'au moins 15 mm ;
- Tous les autres points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) présentent une différence d'abscisse d'au plus 20 mm.
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval (PC-5) présentent une différence d'abscisse d'au moins 15 mm ;
- Tous les autres points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) présentent une différence d'abscisse d'au plus 20 mm.
11. Pièce ou ensemble de pièces selon la revendication 10, dans laquelle :
- tous les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe amont (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) présentent une différence d'abscisse comprise entre 5 et 15 mm ;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval (PC-5) présentent une différence d'abscisse comprise entre 15 et 30 mm ;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe aval (PC-5) présentent une différence d'abscisse comprise entre 5 et 15 mm.
- tous les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados ou d'intrados d'une courbe amont (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4) présentent une différence d'abscisse comprise entre 5 et 15 mm ;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe aval (PC-5) présentent une différence d'abscisse comprise entre 15 et 30 mm ;
- les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe aval (PC-5) présentent une différence d'abscisse comprise entre 5 et 15 mm.
12. Pièce ou ensemble de pièces selon l'une des revendications 10 et 11, dans laquelle chaque courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) est entièrement déterminée par huit paramètres dont :
- l'inclinaison de la tangente à la courbe en le point de contrôle extrémal d'extrados ;
- l'inclinaison de la tangente à la courbe en le point de contrôle extrémal d'intrados ;
- la différence d'abscisse entre les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe ;
- la différence d'abscisse entre les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'extrados ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'extrados ou en le point de contrôle extrémal d'extrados ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'intrados ou en le point de contrôle extrémal d'intrados ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'intrados.
- l'inclinaison de la tangente à la courbe en le point de contrôle extrémal d'extrados ;
- l'inclinaison de la tangente à la courbe en le point de contrôle extrémal d'intrados ;
- la différence d'abscisse entre les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'extrados de la courbe ;
- la différence d'abscisse entre les points de contrôle extrémal et intermédiaire d'intrados de la courbe ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'extrados ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'extrados ou en le point de contrôle extrémal d'extrados ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente gauche à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'intrados ou en le point de contrôle extrémal d'intrados ;
- un coefficient de tension d'une demi-tangente droite à la courbe en le point de contrôle intermédiaire d'intrados.
13. Pièce ou ensemble de pièces selon l'une des revendications précédentes, pour laquelle chaque courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) a été modélisée via la mise en oeuvre par des moyens de traitement de données d'étapes de :
(a) Paramétrisation de la courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) en tant que courbe de classe C1 représentant la valeur du rayon de ladite surface (S) en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale (31) et l'extrados de la deuxième pale (3E), la courbe étant définie par :
- Deux points de contrôle extrémaux, respectivement sur chacune des deux pales (3I, 3E) entre lesquelles ladite surface (S) s'étend ;
- Au moins une spline ;
la paramétrisation étant mise en oeuvre selon un ou plusieurs paramètres définissant au moins un des points de contrôle extrémaux ;
(b) Détermination de valeurs optimisées desdits paramètres de ladite courbe.
(a) Paramétrisation de la courbe de construction (PC-1, PC-2, PC-3, PC-4, PC-5) en tant que courbe de classe C1 représentant la valeur du rayon de ladite surface (S) en fonction d'une position entre l'intrados de la première pale (31) et l'extrados de la deuxième pale (3E), la courbe étant définie par :
- Deux points de contrôle extrémaux, respectivement sur chacune des deux pales (3I, 3E) entre lesquelles ladite surface (S) s'étend ;
- Au moins une spline ;
la paramétrisation étant mise en oeuvre selon un ou plusieurs paramètres définissant au moins un des points de contrôle extrémaux ;
(b) Détermination de valeurs optimisées desdits paramètres de ladite courbe.
14. Pièce ou ensemble de pièces selon l'une des revendications précédentes, étant une soufflante pour une turbomachine à
double flux.
double flux.
15. Turbomachine comprenant une pièce (1) ou ensemble de pièces selon l'une des revendications précédentes.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1363061 | 2013-12-19 | ||
| FR1363061A FR3015552B1 (fr) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Piece de turbomachine a surface non-axisymetrique |
| PCT/FR2014/053373 WO2015092263A1 (fr) | 2013-12-19 | 2014-12-16 | Pièce de turbomachine à surface non-axisymétrique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2933776A1 true CA2933776A1 (fr) | 2015-06-25 |
| CA2933776C CA2933776C (fr) | 2022-04-05 |
Family
ID=50729555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA2933776A Active CA2933776C (fr) | 2013-12-19 | 2014-12-16 | Piece de turbomachine a surface non-axisymetrique |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10344771B2 (fr) |
| EP (1) | EP3084133B1 (fr) |
| JP (1) | JP6576927B2 (fr) |
| CN (1) | CN106414903B (fr) |
| BR (1) | BR112016013823B1 (fr) |
| CA (1) | CA2933776C (fr) |
| FR (1) | FR3015552B1 (fr) |
| RU (1) | RU2672990C1 (fr) |
| WO (1) | WO2015092263A1 (fr) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018193656A1 (fr) * | 2017-04-17 | 2018-10-25 | 株式会社Ihi | Procédé de conception de pale de machine à fluide à écoulement axial, et pale |
| CN111435399B (zh) * | 2018-12-25 | 2023-05-23 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 风扇组件的造型方法 |
| US11480073B2 (en) * | 2020-11-24 | 2022-10-25 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine nacelle and method of designing same |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE631188A (fr) | 1963-04-17 | |||
| JPS57167203U (fr) * | 1981-04-17 | 1982-10-21 | ||
| US6561761B1 (en) | 2000-02-18 | 2003-05-13 | General Electric Company | Fluted compressor flowpath |
| US6478545B2 (en) * | 2001-03-07 | 2002-11-12 | General Electric Company | Fluted blisk |
| KR101095126B1 (ko) * | 2003-04-21 | 2011-12-16 | 지멘스 프로덕트 라이프사이클 매니지먼트 소프트웨어 인크. | 곡률 연속성을 가지는 다면 매칭 시스템 및 방법 |
| GB0518628D0 (en) * | 2005-09-13 | 2005-10-19 | Rolls Royce Plc | Axial compressor blading |
| JP4616781B2 (ja) * | 2006-03-16 | 2011-01-19 | 三菱重工業株式会社 | タービン翼列エンドウォール |
| FR2926856B1 (fr) * | 2008-01-30 | 2013-03-29 | Snecma | Compresseur de turboreacteur |
| FR2940172B1 (fr) * | 2008-12-18 | 2011-01-21 | Snecma | Procede de fabrication d'une aube de turbomachine |
| GB0903404D0 (en) * | 2009-03-02 | 2009-04-08 | Rolls Royce Plc | Surface profile evaluation |
| FR2950942B1 (fr) * | 2009-10-02 | 2013-08-02 | Snecma | Rotor d'un compresseur de turbomachine a paroi d'extremite interne optimisee |
| FR2971540B1 (fr) * | 2011-02-10 | 2013-03-08 | Snecma | Ensemble pale-plateforme pour ecoulement supersonique |
| US8807930B2 (en) * | 2011-11-01 | 2014-08-19 | United Technologies Corporation | Non axis-symmetric stator vane endwall contour |
| FR3011888B1 (fr) * | 2013-10-11 | 2018-04-20 | Snecma | Piece de turbomachine a surface non-axisymetrique |
-
2013
- 2013-12-19 FR FR1363061A patent/FR3015552B1/fr active Active
-
2014
- 2014-12-16 JP JP2016541268A patent/JP6576927B2/ja active Active
- 2014-12-16 US US15/105,453 patent/US10344771B2/en active Active
- 2014-12-16 BR BR112016013823-6A patent/BR112016013823B1/pt active IP Right Grant
- 2014-12-16 RU RU2016129369A patent/RU2672990C1/ru active
- 2014-12-16 CN CN201480073420.0A patent/CN106414903B/zh active Active
- 2014-12-16 EP EP14828221.3A patent/EP3084133B1/fr active Active
- 2014-12-16 WO PCT/FR2014/053373 patent/WO2015092263A1/fr active Application Filing
- 2014-12-16 CA CA2933776A patent/CA2933776C/fr active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2672990C1 (ru) | 2018-11-21 |
| WO2015092263A1 (fr) | 2015-06-25 |
| FR3015552B1 (fr) | 2018-12-07 |
| EP3084133A1 (fr) | 2016-10-26 |
| RU2016129369A (ru) | 2018-01-24 |
| BR112016013823A2 (fr) | 2017-08-08 |
| US10344771B2 (en) | 2019-07-09 |
| US20170023003A1 (en) | 2017-01-26 |
| CA2933776C (fr) | 2022-04-05 |
| BR112016013823B1 (pt) | 2022-03-15 |
| EP3084133B1 (fr) | 2019-04-17 |
| CN106414903A (zh) | 2017-02-15 |
| JP6576927B2 (ja) | 2019-09-18 |
| CN106414903B (zh) | 2018-01-02 |
| JP2017505399A (ja) | 2017-02-16 |
| FR3015552A1 (fr) | 2015-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2933123C (fr) | Piece de turbomachine a surface non-axisymetrique definissant une pluralite d'ailettes | |
| CA2926003C (fr) | Piece de turbomachine a surface non-axisymetrique | |
| CA2547121C (fr) | Procede de calibrage en masse de pieces destinees a etre montees en peripherie d'un rotor | |
| CA2752487C (fr) | Temoin d'erosion pour roue de compresseur | |
| EP2987102A1 (fr) | Procédé de modélisation d'une pièce, en particulier un aubage | |
| CA2966302C (fr) | Aube composite comprenant une plateforme munie d'un raidisseur | |
| CA2933776C (fr) | Piece de turbomachine a surface non-axisymetrique | |
| CA2826145C (fr) | Ensemble pale-plateforme pour ecoulement supersonique | |
| FR2851798A1 (fr) | Aube en fleche de turboreacteur | |
| FR3062432A1 (fr) | Profil ameliore de bord d'attaque d'aubes | |
| EP3253970B1 (fr) | Aube de soufflante | |
| FR2669687A1 (fr) | Compresseur a flux axial. | |
| FR3034820B1 (fr) | Piece de turbomachine a surface non-axisymetrique | |
| EP1537330B1 (fr) | Roue de type francis | |
| FR3065759A1 (fr) | Rouet centrifuge pour turbomachine | |
| FR3100562A1 (fr) | Procédé de sélection d’un profil radial d’une cavité à réaliser dans une face arrière d’une roue à aubes. | |
| FR3028299B1 (fr) | Ventilateur pour automobile a pales optimisees pour les forts debits | |
| EP4010562B1 (fr) | Aube mobile pour une roue d'une turbomachine d'aéronef, roue pour une turbomachine d'aéronef et turbomachine d'aéronef | |
| BE1027709B1 (fr) | Etage de compresseur de turbomachine | |
| WO2017125662A1 (fr) | Roue de compresseur centrifuge ou mixte et étage de compression équipé d'une telle roue de compresseur | |
| WO2016050304A1 (fr) | Ventilateur pour automobile á pales optimisées pour l'acoustique et l'aérodynamique | |
| FR3045709A1 (fr) | Aube de soufflante | |
| FR3010747A1 (fr) | Ventilateur pour automobile a pales optimisees pour l'acoustique et l'aerodynamique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EEER | Examination request |
Effective date: 20191205 |