بررسی ارتعاشی روتور توربوجت

علم دینامیک روتورها شاخه ای از دینامیک است که به تحلیل دینامیکی سیستم هایی می پردازد که در آن ها حداقل یک قسمت تحت عنوان روتور حرکت دورانی قابل توجهی دارد. بررسی رفتار دینامیکی موتورهای توربوماشینی، به دلیل سرعت بالای روتورهای آن ها و وقوع ارتعاشات زیاد در این سرعت ها، یکی از قسمت های مهم و اساسی علم دینامیک روتورهاست. روتور توربوجت به دلیل سرعت بسیار بالایی که در حین عمکرد خود دارد می تواند باعث ارتعاشات زیادی شود که به آسیب رساندن به قطعات دوار موتور توربوجت و یا حتی از کار افتادگی کل موتور منجر می شود. بنابراین، آنالیز مودال روتور در مراحل طراحی و ساخت روتور، به منظور جلوگیری از و قوع پدیده ی تشدید از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. همچنین بررسی دینامیکی روتور در شرایط کاری از ضروریات طراحی و نگهداری پیش گیرانه یک روتور است تا رفتار روتور در وضعیت دورانی مورد بررسی دقیق قرار گیرد و از وقوع ارتعاشات زیاد قبل و بعد ازساخت روتور جلوگیری شود. به این منظور، روش های قدرتمندی مانند روش اجزاء محدود که در این پایان نامه استفاده شده است به کار گرفته می شوند. در این پایان نامه، بررسی دینامیکی و آنالیز مودال دو روتور توربوجت مورد مطالعه قرارگرفته است. تحلیل روتور توربوجت کوچک به دو بخش آنالیز مودال در حالت ایستا و بررسی دینامیکی روتور در حالت دورانی تقسیم شده است. آنالیز مودال روتور در حالت آزاد وگیردار (با در نظر گرفتن بیرینگ ها) توسط مدل المان محدود تیر یک بعدی تیموشنکو، مدل المان محدود سه بعدی با نرم افزار ansys و همچنین تست های مودال کلاسیک و محیطی با استفاده از دستگاه لیزر داپلر و سنسور های شتاب سنج صورت گرفته است. بررسی دینامیکی روتور در حالت دوار توسط مدل المان محدود تیر و مدل سه بعدی انجام گرفته است. دیاگرام کمبل و سرعت های بحرانی توسط هر دو مدل المان محدود و پاسخ به نابالانسی و وضعیت تغییر شکل روتور در سرعت های بحرانی توسط مدل المان محدود تیر محاسبه شده اند تا وضعیت روتور در حالت دورانی به طور کامل بررسی شده باشد. در نهایت، نتایج بدست آمده برای روتور کوچک با یکدیگر مقایسه شده اند. تحلیل نتایج تئوری و تجربی نشان می دهد که مدل های المان محدود دقت مناسبی به منظور آنالیز مودال و بررسی دینامیکی روتور دارند. روتور توربوجت بزرگ تر نیز توسط مدل المان محدود تیر مورد تحلیل کامل دینامیکی قرارگرفته است. فرکانس های طبیعی در حالات ایستا و دورانی، دیاگرام کمبل، پاسخ به نابالانسی و وضعیت تغییر شکل روتور در سرعت های بحرانی از نتایج بدست آمده از تحلیل روتور بزرگ با استفاده از المان های تیر هستند. از نتایج بدست آمده برای روتور بزرگ به منظور بهینه سازی در طراحی انجام شده برای آن می توان استفاده کرد تا ملزومات طراحی مربوط به ارتعاشات آن رعایت شده باشد و از وقوع مشکلات مربوط به ارتعاشات قبل از ساخت جلوگیری شود.