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SEA Applied to the Prediction of High Frequency Vibrations in Aircraft Engines

Descrizione del progetto

Modelli migliori ci garantiranno solo buone vibrazioni dai nuovi motori aerospaziali

I più recenti progetti di motori aeronautici avanzati puntano a un’efficienza significativamente migliorata per sostenere la riduzione del consumo di carburante e delle emissioni. Questi probabilmente aumenteranno le vibrazioni ad alta frequenza grazie a modifiche di alcuni aspetti come il flusso d’aria o il diametro della turboventola. Comprendere l’impatto della propagazione di tali vibrazioni sul motore aeronautico e sull’aereo stesso è fondamentale per la progettazione volta alle prestazioni e alla sicurezza. Le analisi convenzionali degli elementi finiti devono sottostare a limitazioni mentre l’analisi statistica dell’energia, molto più adatta, deve rispondere a sfide che richiedono una comprensione completa della struttura da studiare. Il progetto VibSEA, finanziato dall’UE, colmerà questa lacuna con una vasta campagna sperimentale per raccogliere dati, alimentare un modello di analisi statistica e convalidarlo per l’uso nei progetti futuri.

Obiettivo

Designed to achieve reduction in fuel consumption, the Ultra-High Bypass and High Propulsive Efficiency Geared Turbofan engine incorporates evolutions likely to produce high frequency (HF) vibration excitations which propagate through the structure. Numerical simulation is an efficient tool to control vibrations hence supporting the mechanical design. Where Finite Element (FE) based approaches show limitations due to computational hardware performances and HF dispersion management, Statistical Energy Analysis (SEA) stand as proven and effective method for this frequency range to predict the vibrational energy transfers across partitions – subsystems – of a structure. Challenges of SEA modelling consist of the structure partitioning which usually requires expertise and the accuracy loss at lower frequencies where the high stiffness of parts or complexity of junctions counter the method initial assumptions. Those statements depend strongly on the studied structure, therefore the objective of the proposed project is to develop and demonstrate a SEA modelling process to predict the vibration propagated in a typical complex engine frame. In this scope, best modelling practices from detailed numerical analysis are engaged to both support an extensive test campaign preparation including test vehicle design and manufacture, and produce models covering the target frequency range: from 400Hz to 10kHz. A crucial phase consists in the validation and update of these models from tests post-processing techniques and known methods such as Experimental SEA, Decay Rate damping estimation or input conductance as well as innovative inverse approaches relying on optimization loops. From the comprehensive comparison of these different methods with tests results, a best methods and associated modelling practices are delivered to the topic leader. CETIM and ESI join their complementary competences to develop the modelling and experimental know how applied to the HF vibrations assessment.

Meccanismo di finanziamento

RIA - Research and Innovation action

Coordinatore

CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES MECANIQUES
Contribution nette de l'UE
€ 495 128,00
Indirizzo
AVENUE FELIX LOUAT 52
60304 Senlis Cedex
Francia

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Regione
Hauts-de-France Picardie Oise
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 495 128,75

Partecipanti (2)