Skip to main content
SUPERVISOR
بهروز شهریاری (استاد مشاور) مصطفی غیور (استاد راهنما) سعید ضیائی راد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammadhadi Jalali Nodoushan
محمدهادی جلالی ندوشن

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Vibration Analysis of Turbojet Rotor
Rotordynamics is a branch of dynamics that deals with investigation of dynamic behavior of rotating systems. Dynamic analysis of turbomachinery motors is vital and important because of the high speeds of the turbomachinery rotors and vibration problems that can be occured in these high speeds. Turbojet rotor can produce strong vibration due to its high speed in the operational conditions and this vibration may cause damage to the rotating parts of the turbojet motor or even failure of the motor completely.Thus, to avoid resonant situations, modal analysis of rotor is very important in the design and development stages Full rotordynamic analysis is aslo mandatory in design and preventive maintenance of rotor, to avoid strong vibrations before and after manufacturing. For this purpose, effective approaches such as finite element method which is used in this thesis are used to analyze the system. In this thesis, investigation of dynamic behavior and modal analysis of two turbojet rotors are done. Investigation of the small rotor consists of modal analysis of the non-rotating rotor and analysis of the dynamic behavior of the rotor in the rotating conditions. Modal analysis of rotor is done in the free-free and clamped boundary conditions (by considering the bearings) using one-dimensional Timoshenko beam finite element model, 3D finite element model by Ansys software, justify; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; mso-layout-grid-align: none" Modal and full rotordynamic analysis of the bigger rotor are done using beam FEM. Natural frequencies and mode shapes in the rotating and non-rotating conditions, Campbell diagram, critical speeds, unbalance response and operational deflection shapes in the critical speeds are the results obtained for the bigger rotor using beam elements. The results of the analyses of the bigger rotor can be used to optimize the design of the rotor in order to consider the design characteristics related to vibrations and prevent vibration problems before manufacturing of the rotor. Keywords : Turbojet rotor, Modal analysis, Modal Testing, Dynamic behavior, Finite element method, Campbell diagram
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 انجامگرفته است. دیاگرام کمبل و سرعت های بحرانی توسط هر دو مدل المان محدود و پاسخ به نابالانسی ووضعیت 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 بزرگتر 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. لغات کلیدی : روتورتوربوجت،آنالیز مودال، تست مودال،بررسی دینامیکی، روش اجزاء محدود، دیاگرام کمبل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی