Simulazioni del flutter di un fan transonico in un motore Ultra-High Bypass Ratio tramite metodo dell’energia

This thesis investigates the aeroelastic response of a transonic fan representative of an Ultra HighBypassRatioengine, withparticularfocusonflutter prediction through the energy method. The analysis is based on unsteady CFD simulations combined with a modal description of the blade structural response and is applied to the ECL5/CATANA open fan test case. From the unsteady aerodynamic loads, the aerodynamic work exchanged over one oscillation cycle and the corresponding aerodynamic damping are evaluated in order to assess the stability of the vibrating blade row. The study focuses on the second vibration mode and examines its response over arangeofnodaldiametersandoperatingconditions. Particularattention is devotednot only to the global stability trends, but also to the interpretation of the local aeroelastic mechanisms through wall-work distributions and phase-resolved flow-field analyses. The results contribute to the understanding of the coupling between travelling-wave phasing, local compressible-flow structures, and aerodynamic damping, thereby supporting flutter prediction and stability-margin assessment for the investigated configuration.

Questa tesi analizza la risposta aeroelastica di una ventola transonica rappresentativa di un motore Ultra-High-Bypass-Ratio, con particolare attenzione alla previsione del flutter mediante l’energy method. L’analisi si basa su simulazioni CFD non stazionarie combinate con una descrizione modale della risposta strutturale della pala ed è applicata al caso di studio dell’open fan ECL5/CATANA. A partire dai carichi aerodinamici non stazionari, vengono valutati il lavoro aerodinamico scambiato nell’arco di un ciclo di oscillazione e il corrispondente smorzamento aerodinamico, al fine di determinare la stabilità della schiera palare in vibrazione. Lo studio si concentra sul secondo modo di vibrare e ne esamina la risposta per diversi diametri nodali e condizioni operative. Particolare attenzione è rivolta non solo ai trend globali di stabilità, ma anche all’interpretazione dei meccanismi aeroelastici locali attraverso le distribuzioni di wall work e analisi del campo di moto risolte in fase. I risultati contribuiscono a una migliore comprensione dell’accoppiamento tra la fasatura dell’onda viaggiante, le strutture locali di flusso comprimibile e lo smorzamento aerodinamico, fornendo così un supporto alla previsione del flutter e alla valutazione del margine di stabilità per la configurazione analizzata.