تحليل تنش سه بعدي پره هاي توربين جريان محوري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده در اين پژوهش، تحليل مكانيكي (سازه‌اي) بر روي پره روتور بخش توربين جريان محوري يك موتور توربوجت انجام شده ‌‌است. با استفاده از تغيير زواياي لين و سوييپ به ترتيب راستاي محيطي و راستاي محوري، شكل‌هاي سه‌بعدي جديدي براي اين پره روتور پيشنهاد مي‌شود كه در هر حالت با تحليل آيروديناميكي بازدهي آن‌ها مشخص مي‌گردد. لازم است كه تحليل تنش هركدام از اين پره‌هاي پيشنهادي انجام گيرد تا حالتي كه كمترين تنش معادل در ريشه پره دارد مشخص گردد. ابتدا روشي براي طراحي سه‌بعدي پره ارائه شد و سپس به كمك نرم‌افزار كتيا پره‌هاي مربوطه ايجاد و به طور كامل طراحي شد. با استفاده از نرم‌افزار المان محدود انسيس تحليل تنش و آناليز مودال انجام شده ‌است. تحليل تنش پره تحت بارگذاري‌هاي حرارتي و مكانيكي شامل: سرعت دوراني و توزيع فشار بر روي ايرفويل پره براي حالت پايا انجام گرديده ‌است. تنش‌هاي بدست آمده از محاسبات نشان مي‌دهد كه ماكزيمم تنش خمشي و كششـي در ريشه پره به علّت برخـورد سـيال و نيـروي گريـز از مركـز ايجـاد مي‌گردد. نقطه بحراني تنش در پره همواره در لبه‌ي خـارجي ريشـه مي‌باشد، اين نقطه محل ماكزيمم تنش بوده و مكاني است كه شـروع رشد ترك پره از آنجا آغاز مي‌گردد. آناليز مودال نيز فركانس‌هاي طبيعي هر كدام از اين پره‌ها را مشخص مي‌كند. در هنگام عملكرد توربين اجتناب از رسيدن به اين فركانس‌ها لازم است. نتايج حاصل شده از اين تحليل‌، به مقايسه پره‌هاي جديد نسبت به پره مرجع پرداخته شده ‌است. دو پره‌ كه كمترين تنش معادل در ريشه پره دارد مشخص شده، يك پره از نظر شدت تنش در حالت بارگذاري كامل انتخاب گرديد كه اين پره در دور طراحي 0.42 درصد افزايش راندمان و كاهش شدت تنش در ريشه پره به ميزان 3.3 درصد براي يك پره توربين محوري حاصل شد، همچنين يك پره به ميزان 10.8 درصد كاهش تنش در ريشه نسبت به پره مرجع مشخص گرديد كه تنها كاهش درصد تنش را دارا مي‌باشد، و ليكن 0.023 درصد كاهش راندمان را به همراه دارد.

212441

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان

ابوالحسن عسگرشمسي