Numerical investigation of the effect of clocking on tone noise of first two booster stages of turbofan engine

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Results of numerical investigation of the effect of clocking, which is circumferential indexing of rotor or stator blade rows, on tone noise of the first two booster stages of turbofan engine low pressure compressor are presented. Calculations are performed for several relative positions of both rotor blade rows and stator blade rows. The computational model under consideration includes a row of rotor blades of the fan, rows of rotor blades and rows of stator blades corresponding to the first two booster stages and also row of inlet guide vanes of the booster. The stages have identical numbers of rotor blades and stator blades. A task is to obtain the power of noise radiation and directivity diagrams for most intensive tones at operational conditions = 58%. The investigation is performed using a method of multistage turbomachine tone noise calculation in frequency domain. The method is capable to model a change of relative position of blade rows without any manipulations with computational grid. The results of calculations show, that the clocking of rotor blade rows can change the power of radiation from inlet by 4 dB. The clocking of stator blade rows has negligible influence on the total power of noise radiation from inlet, though for some circumferential modes the power can change by more than 5 dB. The article was prepared based on the materials of the report at the 10th Russian conference “Computational experiment in aeroacoustics and aerodynamics”, September 16–21, 2024, Svetlogorsk, Kaliningrad region, http://ceaa.imamod.ru/.

About the authors

A. A. Rossikhin

Central Institute of Aviation Motors

Email: arss77ya@yandex.ru
Moscow, Россия, 111116

V. I. Mileshin

Central Institute of Aviation Motors

Author for correspondence.
Email: arss77ya@yandex.ru
Moscow, Россия, 111116

References

  1. Broszat D., Korte D., Tapken U., Moser M. Validation of turbine noise prediction tools with acoustic rig measurements // Proc. of 15th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Miami, Florida, 11–13 May 2009. AIAA 2009-3283.
  2. Agarwal N.K., Ganz U.W., Premo J.W. Compressor Noise Contribution To Inlet Noise // Proc. of 10th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Manchester, UK, May10–12, 2004. AIAA 2004-2913.
  3. Khaletskiy Y., Mileshin V. Experimental Study Of 700-mm Fan Model Noise At CIAM Anechoic Chamber // ASME Turbo Expo 2013, San Antonio, Texas, USA, June 3–7, 2013. Art. No. GT2013-94454.
  4. Saren V.E., Savin N.M., Smirnov S.A., Krupa V.G., Yudin V.A. Hydrodynamic interaction of axial turbomachine cascades // J.Engineering Mathematics. 2000. V. 55. P. 9–39.
  5. Милешин В.И., Марков С.А., Кожемяко П.Г., Савин Н.М. Экспериментальный анализ клокинг-эффекта роторов и статоров на примере модельного высоконагруженного двухступенчатого компрессора // Авиационные двигатели. 2018. № 1. С. 19–30.
  6. Milidonid K., Semlitch B. Hynes T. The effect of clocking on compressor noise generation // AIAA J. 2018. V. 56. No 11. P. 4225–4231.
  7. Mileshin V., Orekhov I., Pankov S. Numerical And Experimental Investigations of Single-Flow and Bypass-Flow Fans // Int. Conf. Fan 2012, Senlis, France, April 18–20, 2012. Paper 039.
  8. Verdon J.M. Linearized Unsteady Aerodynamic Analysis of the Acoustic Response to Wake/Blade-Row Interaction. NASA/CR–2001-210713, 2001.
  9. Муравейко А.С. Расчетное исследование газодинамических и аэроакустических характеристик вентилятора // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 4. С. 446–452.
  10. Pinelli L., Poli F., Marconcini M., Arnone A., Spano E., and Torzo D. Validation of a d linearized method for turbomachinery tone noise analysis // ASME Turbo Expo 2011, Vancouver, British Columbia, Canada, June 6–10, 2011. Art. No. GT2011-45886.
  11. Frey C., Ashcroft G., Kersken H., Voigt C. A Harmonic Balance Technique For Multistage Turbomachinery Applications // ASME Turbo Expo, 2014, Düsseldorf, Germany, June 16-20, 2014. Art. No. GT2014-25230.
  12. Rossikhin A.A., Pankov S.V., Mileshin V.I. Numerical Investigation of The First Booster Stage Tone Noise of a High Bypass Ratio Turbofan // ASME Turbo Expo 2016, Seoul, South Korea, June 13–17, 2016. Art. No. GT2016-57352.
  13. Osipov A.A., Rossikhin A.A. Calculation method for unsteady aerodynamic blade row interaction in a multistage turbomachine // TsAGI Science J. 2014. V. 45(3–4). P. 255–271.
  14. Россихин А.А., Панков С.В., Милешин В.И. Расчетно-экспериментальное исследование тонального шума первой подпорной ступени ТРДД для различных режимов работы // Авиационные двигатели. 2020. № 4(9). С. 19–32.
  15. Россихин А.А., Панков С.В., Милешин В.И. Расчетно-экспериментальное исследование тонального шума первой подпорной ступени ТРДД // Авиационные двигатели. 2023. № 1(18). С. 47–55.
  16. Rossikhin A.A., Pankov S.V., Mileshin V.I. Numerical investigation of the low pressure compressor tone noise of a high bypass ratio turbofan // ASME Turbo Expo 2020, London, United Kingdom, 22–26, 2020. Art. No. GT2020-14897.
  17. Nyukhtikiv M., Brailko I., Mileshin V., Pankov S. Computational and Experimental Investigation of Unsteady and Acoustic Characteristics of Counter–Rotating Fans // Proc. of 2004 ASME Heat Transfer / Fluids engineering Summer Conference, Charlotte, North Carolina USA, July 11–15, 2004. Art. No. HT-FED2004-56435.
  18. Nyukhtikov M.A., Rossikhin A.A., Sgadlev V.V., Brailko I.A. Numerical Method for Turbo-Machinery Tonal Noise Generation and Radiation Simulation Using CAA Approach // Proc. of ASME Turbo Expo 2008: Power for Land, Sea and Air, GT2008, Berlin, Germany June 9–13, 2008. Art. No. GT2008-51182.
  19. Tam C.K.W., Webb J.C. Dispersion-Relation-Preserving Schemes for Computational Acoustics // J. Computational Physics. 1993. V. 107. P. 262–281.
  20. Allampalli V., Hixon R., Nallasamy M., Sawyer S.D. High-accuracy large-step explicit Runge–Kutta (HALE-RK) schemes for computational aeroacoustics // J. Computational Physics. 2009. V. 228. P. 3837–3850.
  21. Giles M.B. Nonreflecting Boundary Conditions for Euler Equation Calculations // AIAA J. 1990. V. 28. No 12. P. 2050–2058.
  22. Hall K.C., Thomas J.P., Clark W.S. Computation of Unsteady Nonlinear Flows in Cascades Using a Harmonic Balance Technique // AIAA J. 2002. V. 40. No 5. P. 879–886.
  23. Hirsch Ch. Numerical Computation of Internal and External Flows. V. 2. John Wiley & Sons, 1990.
  24. Menter F. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA J. 1994. V. 32. P. 1299–1310.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».