تحليل ناپايداري پره ايمپلر كمپرسور شعاعي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده براي بهبود عملكرد كمپرسورها، ضروري است كه تحليل برهمكنش جامد و سيال و پايداري در طراحي پره مورد توجه قرار گيرد. در اين پژوهش، به بررسي آيروالاستيسيته پره يك كمپرسور گريز از مركز تحت شرايط كاركرد معين پرداخته شده است. در بخش تحليل سازه، ارتعاشات آزاد ديسك پره‌دار چرخان بررسي شد و فركانس‌هاي طبيعي و شكل مودهاي ارتعاشي آن مشخص شد. مطابق نتايج با لحاظ اثر سفتي ناشي از نيروي گريز از مركز، فركانس نسبت به حالت بدون پيش تنش 26% افزايش يافته است. هم‌چنين توزيع تنش فون ميسز و جابجايي در ديسك پره‌دار بررسي و نقاط بحراني آن مشخص شد. بيشترين تنش فون ميسز در محل اتصال پره به ديسك و در شعاع داخلي ديسك اتفاق مي‌افتد. سپس، با اعمال تغييرشكل پره در مود اول و هارمونيك مشخص، تحليل برهمكنش جامد و سيال براي پره و سيال اطراف آن انجام شد تا نقش سيال در پايداري پره در مود ارتعاشي موردنظر بررسي گردد. جهت همگرايي بهتر از نتايج تحليل پايا به عنوان شرط اوليه براي تحليل گذرا استفاده شد. هم‌چنين جهت كاهش حجم محاسبات از تبديل فوريه براي درنظرگرفتن اثر پره‌هاي مجاور استفاده شد و در نتيجه تنها دو گذرگاه مورد بررسي قرار گرفت. در تحليل پايا، روي هاب در نواحي نزديك به اتصال پره¬ها به ديسك، فشار كل و دما كاهش و دما در قسمت شرود افزايش داشته است. با توجه به كانتور ماخ، در قسمت ورودي جريان كمپرسور سرعت بيشينه و با عبور جريان به سمت خروجي كمپرسور سرعت در حال كاهش است. تغييرات ميرايي آيروديناميكي در حين تحليل بر همكنش جامد و سيال، نقش مهمي در ناپايداري پره‌هاي كمپرسور ايفا مي‌كند. در تحليل گذرا، اين تغييرات به عنوان نتيجه‌اي از كار انجام شده توسط سيال در اطراف پره‌ها در حين ارتعاش پره در مود ارتعاشي اول خمشي محاسبه شد. مطابق نتايج ماكزيمم كار نيروي آيروديناميكي در نوك پره كه جابجايي پره ماكزيمم است، اتفاق مي‌افتد. انتگرال كار نيروي آيروديناميكي در سطح تماس جامد و سيال روي سازه در يك سيكل ارتعاش منفي و در نتيجه حركت ارتعاشي پره ناپايدار است. تشخيص ناپايداري پره از طريق شبيه‌سازي برهمكنش سيال و جامد، به عنوان يك قدم مهم به سوي طراحي بهينه كمپرسور گريز از مركز مورد بررسي خواهد بود.

235892

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان