بررسی پاسخ ارتعاشی پره‌های سیستم دیسک پره‌دار با دو سیم مستهلک کننده و اثر ناموزونی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

10.22044/jsfm.2019.6388.2505

چکیده

برای جلوگیری از پدیده فلاتر، پره‌ها در یک ردیف از توربین یکسان ساخته نمی‌شوند و در عمل با هم از نظر جرم و سفتی اندکی تفاوت دارند. این تفاوت‌های اندک را ناموزونی نامند. در این پژوهش به بررسی اثر ناموزونی روی پاسخ ارتعاشی پره‌های یک ردیف از توربین که با دو سیم مستهلک کننده به هم متصل شده‌ اند، پرداخته می شود. ابتدا سیستم به صورت جرم، فنر و دمپر مدلسازی شده و سپس معادلات حاکم بر سیستم استخراج می شود. در ادامه پاسخ ارتعاشی سیستم ناموزون با پاسخ ارتعاشی سیستم موزون در حالت‌های مختلف اتصال پره‌ها به یکدیگر مقایسه می شوند. همچنین پاسخ ارتعاشی سیستم ناموزون در حالت اتصال همه پره‌ها به هم نیز بررسی می شود. نتایج حاصل نشان می دهد که تغییر اندکی در مقدار سفتی سیستم موزون، باعث می شود که دامنه ارتعاش برخی از پره‌های سیستم در بعضی از آرایش های اتصال پره ها به یکدیگر تغییر قابل ملاحظه‌ای داشته باشند. به طور مثال مشاهده می شود که وجود ناموزونی تا حدود 0.5 درصد، در حالت اتصال هشت پره‌ای به یکدیگر در یک ردیف از پره های توربین، سبب می شود بیشینه دامنه پاسخ ارتعاشی سیستم، حدود 11 درصد افزایش یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Forbes G (2010) Non-contact gas turbine blade vibration monitoring using internal pressure and casing response measurements, thesis the university of new south wales. School of Mechanical and Manufacturing Engineering.

[2]  Whitehead DS (1998) The Maximum factor by which forced vibration of blades can increase due to mistuning. J Eng Gas Turb Power 120: 115-119.

[3] Ottarson G, Pierre C (1996) A transfer matrix approach to free vibration localization in mistuned blade assemblies. J Sound Vib 197(5): 589-618.

[4] Yang MT, Griffin JH (1999) A reduced-order model of mistuning using a subset of nominal system modes. J Eng Gas Turb Power.

[5]  Petrov E, Sanliturk K, Ewins D, Elliott R (2000) Quantitative prediction of the effects of mistuning arrangement on resonant response of a practical turbine bladed disc. Int J Mech Sci 43(7): 1643-1660.

[6]  Huang BW, Kuang JH (2001) Mode localization in a rotating mistuned turbo disk with coriolis effect.  Int J Mech Sci 43: 1643-1660.

[7]  Rivas-Guerra AJ, Mignolet MP (2003) Maximum amplification of blade response due to mistuning: Localization and mode shape aspects of the worst disks. J Turbomach 125(3): 442-454.

[8]  Acosta C, Bedolla J, Szwedowicz D (2005) Vibration behaviour of a disc assembly with a cracked lacing wire. Key Eng Mat 293-294: 451-458.

[9]  Pichot F, Laxalde D, Sinou J, Thouverez F (2006) Mistuning identification for industrial blisks based on the best achievable eigenvector. Comput Struct 84(29-30).

[10] Li J, Castanier P, Pierre C, Ceccio L (2006) Experimental monte carlo mistuning assessment of bladed disk vibration using forcing variations structures. Structural Dynamics, and Materials Confere.

[11] Castanier P, Pierre C (2006) Modeling and analysis of mistuned bladed disk vibration: Status and emerging directions. J Propul Power 22(2).

[12] Castanier P, Pierre C,  Bladh R (2007) Compact, generalized component mode mistuning representation for modeling bladed disk vibration. AIAA J 45(9).

[13] Avalos J, Mignolet M, Soize C (2009) Response of bladed disks with mistuned bladed-disk interfaces. Proceedings of ASME Turbo Expo 2009: Power for Land, Sea and Air GT2009.

[14] رئیسی استبرق ا، ضیایی راد، س (1391) یافتن بدترین پاسخ فرکانسی سیستم دیسک پره‌دار تحت تاثیرنامیزانی به کمک الگوریتم ژنتیک. نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 51-41 :(2)44. 

[15] Kaneko Y, Ohta M, Mori K, Ohyama H ( 2012) Study on vibration response reduction of bladed disk by use of asymmetric vane spacing (study on response reduction of mistuned bladed disk). International Journal of Gas Turbine, Propulsion and Power Systems 4.

[16] Lee I, Shin S, Kim Y (2013) Mistuned bladed disk forced vibration analysis based on standing wave formulation. Aerosp Sci Technol 24: 275-282.

[17] Yuan J, Allegri G, Scarpa F (2015) Probabilistic dynamics of mistuned bladed disc systems using subset simulation. J Sound Vib.

[18] Chatterjee A, Kotambkar M (2015) Modal characteristics of turbine blade packets under lacing wire damage induced mistuning. J Sound Vib.

[19] Rahimi M, Ziaei-Rad S (1387) Worst specification for forced vibration response of mistuned bladed disk. 16th Annual Conference of Mechanical Engineering, Kerman, Shahid Bahonar University. 

[20] رئیسی استبرق ا، ضیایی راد س (1394) بررسی تحقیقات انجام شده در زمینه طراحی سیستم دیسک و پره. نشریه علمی ترویجی صوت و ارتعاش 38-25 :(8)4.

[21] رئیسی استبرق ا، ضیایی راد س (1390) بررسی اثرات غیرخطی بر روی پاسخ فرکانسی سیستم دیسک پره دار. مجله مکانیک سازه­ها و شاره­ها 27-17 :(3)1.

[22] رهی ع (1396) محاسبه تحلیلی فرکانس اصلی ارتعاش جانبی یک تیر چرخان الاستیک با استفاده از روش ریلی. هفتمین کنفرانس بین المللی آکوستیک و ارتعاشات، دانشگاه صنعتی شریف، ایران.