Intermediate pressure compressor drum cavity CFD/FEA coupled analysis

This master thesis summarizes methods and results of the thermofluid analysis carried out on the intermediate pressure compressor (IPC) drum cavity of an high bypass three-shaft jet engine. All the work was developed within the Rotatives-Thermal Team at Rolls-Royce plc in Derby, UK. Preliminary CFD analyses were performed using both the commercial code Fluent and the internally developed code Hydra: the results were compared back-to-back and several CFD configurations were tested. Fully coupled CFD(computational fluid dynamics)-FEA(finite elements analysis) analyses were performed to obtain IPC discs and drums temperature field through the test bed engine cycle: Rolls-Royce plc in-house software SC03 provided powerfully functionalities to automate the coupled analysis.

Il presente lavoro di tesi di Laurea Specialistica sintetizza i metodi e i risultati dell'analisi termo-fluidodinamica effettuata sulla cavità compresa fra l'albero interno e quello esterno del compressore di media pressione di un motore aeronautico turbofan caratterizzato da tre alberi e da un elevato rapporto di by-pass. L'intero progetto è stata sviluppato all'interno del gruppo Rotatives-Thermal di Roll-Royce plc presso la sede aziendale di Derby (UK). Le analisi fluidodinamiche preliminari sono state effettuate utilizzando sia il codice commerciale Fluent che quello interno a Rolls-Royce Hydra: i risultati sono stati confrontati e diverse configurazioni dell'analisi fluidodinamica computazionale testate. Obiettivo del presente lavoro è l'analisi termica dei dischi e degli alberi del compressore di media pressione utilizzando in maniera accoppiata la fluidodinamica computazionale (CFD) e l'analisi agli elementi finiti (FEA). SC03, codice agli elementi finiti sviluppato internamente da Rolls-Royce plc, fornisce le funzionalità per svolgere in materia automatica l'analisi accappiata CFD/FEA, comunemente denominata coupling.