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Faculté des Sciences appliquées
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Mémoire

Final work : Structural modeling of propeller for multi-disciplinary design optimization

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Sharma, Manthan ULiège
Promoteur(s) : Hillewaert, Koen ULiège
Date de soutenance : 5-sep-2022/6-sep-2022 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/15869
Détails
Titre : Final work : Structural modeling of propeller for multi-disciplinary design optimization
Auteur : Sharma, Manthan ULiège
Date de soutenance  : 5-sep-2022/6-sep-2022
Promoteur(s) : Hillewaert, Koen ULiège
Membre(s) du jury : Dimitriadis, Grigorios ULiège
Sinnige, Tomas 
van Sluis, Martijn 
Langue : Anglais
Nombre de pages : 104
Mots-clés : [en] Propellers
[en] Low-fidelity
[en] Structures
[en] Swept blades
[en] FEM
[en] Design Optimization
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie aérospatiale
Centre(s) de recherche : Flight Performance and Propulsion Department, Faculty of Aerospace Engineering, TU Delft
Intitulé du projet de recherche : APPU (Advanced Propulsion and Power Unit) project
Public cible : Chercheurs
Professionnels du domaine
Etudiants
Grand public
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité spécialisée en "turbomachinery aeromechanics (THRUST)"
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] Structural analysis for the propeller blade in a steady rectilinear flight operation is proposed to predict the blade stresses and ensure that the optimized blade can withstand the aerodynamic and centrifugal loads. The structural model is based on the Euler-Bernoulli beam theory for bending loads and the Saint-Venant theory for torsional loads in the blade. The proposed low-level structural model is more robust, fast, and efficient in terms of computational time and power than structural FEM simulations and can thus be easily integrated into a multi-disciplinary design optimization framework, including aerodynamics and aeroacoustics. The model is sensitive to changes in the blade's planform (chord, twist, and sweep) and airfoil geometry. In addition, to build confidence in the results the low-fidelity model was validated against high-fidelity structural (Fluid-Structure interaction) simulations of the propellers in both propulsive and regenerative regimes.

The sensitivity analysis was performed using various geometrical and operational parameters such as advance ratio, propeller pitch, and blade sweep. Expected outcomes from the sensitivity study were achieved, concluding that the centrifugal loads dominates over aerodynamic loads, and further consolidating the structural model and demonstrating that the low-level model performs satisfactorily in estimating the stress distribution. The proposed structural model serves as the foundation for aeroelastic analysis, which includes unsteady aerodynamic loadings, which were not considered in the current work.


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Annexe(s)

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Taille: 1.1 MB
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Auteur

  • Sharma, Manthan ULiège Université de Liège > Master ingé. civ. aérospat., à fin. (THRUST)

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Dimitriadis, Grigorios ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Interactions Fluide-Structure - Aérodynamique expérimentale
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  • Sinnige, Tomas
  • van Sluis, Martijn








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