تحلیل چاه غیرخطی انرژی برای کاهش غیرفعال ارتعاشات سامانه روتور

در این رساله برای اولین بار به بررسی کارائی چاه غیرخطی انرژی برای کاهش غیر فعال ارتعاشات سامانه روتور پرداخته شده است. منظور از سامانه روتور در اینجا بخش‏های متفاوت آن شامل بدنه روتور، پره و یاتاقان می‏باشد. بمنظور بررسی رفتار دینامیکی مجموعه، یک مدل پیچیده، کامل و غیرخطی برای سیستم روتوری در نظر گرفته شده است. در بخش ابتدائی به بررسی دینامیک غیرخطی سیستم روتور و دیسک، با در نظر گرفتن اثرات پره پرداخته شده است. در واقع اثر دو حالت صلب و انعطاف‏پذیر بودن پره بر رفتار سیستم تعیین شده است. از روش همیلتون برای استخراج معادلات استفاده شده است و برای کاهش تعداد معادلات از تبدیل مختصات کلمن و مختلط استفاده شده است. برای انجام آنالیز تحلیلی در این بخش از روش اغتشاشی مرتبه چندگانه استفاده شده است. در انتها بصورت تحلیلی تعیین شده است که معیار در نظر گرفتن پره بصورت انعطاف‏پذیر، فاصله فرکانسی پره و روتور است. در بخش بعدی اثر چاه غیرخطی انرژی روی کاهش ارتعاشات یک تیر چرخان به عنوان مدل ساده پره مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل تحلیلی از روش متوسط‏گیری مختلط استفاده شده است. رفتار سیستم با نصب جاذب در محل‏های متفاوت و رخداد انشعابات هاپ، زین اسبی و نیروی بحرانی برای رخداد نوسانات تخفیف یافته، مورد بررسی قرار گرفته است. بیشترین محدوده‏ای که پدیده نوسانات تخفیف یافته در سیستم رخ می‏دهد، معیار کارائی جاذب و طراحی بهینه آن بوده است. بر این اساس بهترین مکان و پارامترهای چاه غیرخطی انرژی بهینه بصورت تحلیلی تعیین شده است. سپس با هدف کاهش دامنه ارتعاشات جانبی روتور به بررسی رفتار ارتعاشی روتوری که چاه‏های غیرخطی انرژی به آن متصل است، پرداخته ‏شده است. معادلات سیستم با استفاده از روش همیلتون استخراج شده است و برای کاهش تعداد معادلات از تبدیل‏های مختصات مودال و مختلط استفاده شده است. استفاده از روش متوسط‏گیری مختلط، غیرممکن بوده است و از روش بدیع ترکیبی مرتبه چندگانه و توازن هارمونیک برای حل تحلیلی استفاده شده است. در این بخش نیز براساس معیار بیشترین محدوده رخداد پدیده نوسانات تخفیف یافته، چاه بهینه بصورت تحلیلی طراحی شده است. در بخش بعدی کارائی چاه‏های غیرخطی انرژی نصب شده روی یاتاقان‏های ژورنال در کاهش ارتعاشات سیستم روتور- یاتاقان مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات سیستم در دو حالت با وجود چاه غیرخطی انرژی و بدون آن، با استفاده از روابط نیوتن استخراج شده است. برای مدل‏سازی لایه روغن از معادله رینولدز و فرض یاتاقان کوتاه استفاده شده است. با استفاده از الگوریتم ژنتیک، با هدف کاهش جذر میانگین ارتعاشات روتور در محدوده سرعت کاری، پارامترهای چاه‏‏ بهینه غیرخطی انرژی استخراج شده است. در فصل انتهائی به بررسی کارائی چاه‏های غیرخطی انرژی نصب شده روی دیسک‏ و یاتاقان‏های ژورنال، در کاهش ارتعاشات مجموعه روتور پیوسته، دیسک و پره، با دو تکیه‏گاه یاتاقان ژورنال پرداخته شده است. در این قسمت نیز با استفاده از الگوریتم ژنتیک، با هدف کاهش جذر میانگین ارتعاشات مجموعه در محدوده سرعت کاری، پارامترهای بهینه چاه‏‏های غیرخطی انرژی استخراج شده است. برای بررسی خواص ارتعاشی سیستم و تعیین خواص تناوبی، غیرتناوبی یا آشوبناک بودن، نمودارهای پاسخ زمانی، دیاگرام انشعاب، نگاشت پوانکاره، مدار دینامیکی و پاسخ فرکانسی ارتعاشات روتور، پره‏ها و یاتاقان استفاده شده است. با مقایسه بین پاسخ فرکانسی روتور با و بدون وجود چاه غیرخطی انرژی بهینه، کارائی بهینه آن مشخص شده است. در انتها پیشنهاداتی برای ادامه کار ارائه شده است.