Nonlinear dynamics of a bladed dual-shaft

Abstract

In the industrial context of performance improvement of dual-shaft aircraft engines, experimental results demonstrate how important it is to consider the influence of the dynamics of the high pressure (HP) shaft on the response of the bladed disk located on the low pressure (LP) shaft. Indeed, this coupling seems to play an important role in the design purposes in rotating machinery industry as it can have a significant impact on the dynamic behaviour of turbomachines. The model developed here consists of a HP shaft and a LP bladed shaft connected by an intershaft bearing. Nonlinear features of this intershaft bearing require the development of specific nonlinear algorithms. Thus, this paper aims at coupling the two modelling levels in order to grasp the nonlinear vibratory phenomena of a bladed dual-shaft under unbalances.

Dans le contexte actuel d’amélioration des performances des turboréacteurs, des résultats d’essais montrent qu’il est nécessaire de considérer, dès la conception, l’influence de la dynamique de l’arbre haute pression (HP) sur les aubages de l’arbre basse pression (BP). Le modèle développé est un modèle bi-rotor composé d’un arbre HP et d’un arbre BP, connectés entre eux par un palier interarbre, avec sur l’arbre BP, un modèle simplifié de roue aubagée. Les caractéristiques hautement non linéaires du palier interarbre vont nécessiter la mise en place d’algorithmes de résolution non linéaires adaptés. Ainsi, le travail s’appuie sur la simulation combinée d’un problème de dynamique d’ensemble avec celui plus spécifique des roues aubagées afin d’évaluer la réponse dynamique non linéaire du système couplé.

Keywords:

• nonlinear dynamics
• rotor
• bearing
• contact

MOTS-CLÉS:

• dynamique non linéaire
• rotor
• roulement
• contact