Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Reza Tikkani
سعید ضیائی راد (استاد راهنما) رضا تیکنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Shadmani
محمد شادمانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
Nowadays, bladed disk rotors have many applications, and they are noteworthy wherever turbines, compressors, aircraft engines, fans, etc. are in service. Critical speeds for a rotor are rotor spin speeds in which amplitude of system may approach to infinity unless enough damping is provided. When one or more critical speeds are to be traversed, analyses are done that generally include computations to ensure that the machine is not inadvertently designed to run continuously at or near a critical speed. Typically, the cyclic symmetry assumption is used to analyze the bladed disks, but when the blades possess a slight dissimilarity in physical or structural properties, this assumption is not correct and the system dynamics undergoes a dramatic change. In this case, the bladed disk is said to be mistuned. This research has been designed to determine the critical speeds of a bladed disk rotor system with tuned and mistuned blade arrays. In order to do this, first, with the aid of a distributed-parameter model, partial differential equations of motion were derived. Two cases of modeling are considered, one assuming the longitudinal-transverse motion of the blades and the other one only assuming transverse motion. After the discretization of the equations, proper transformations were applied to the matrices of the system to obtain time-invariant matrices for both tuned and mistuned cases. For the tuned case, Coleman transformation is applied which transforms the coordinates to fixed frame coordinates called multi-blade and results in time-invariant matrices, but for the mistuned case even in spite of the use of Coleman transformation, the matrices remain time-dependent. Thus further transformations are needed that are complex transformation, permutation and modulation. By means of these matrices, modal analysis was performed on the bladed disk rotor to obtain the Campbell diagrams. It was found that taking the longitudinal vibrations of the blades into account can drastically improve the evaluation of the rotor time response as well as computing the natural frequencies of the system. An analysis on the forced vibration response was also performed through obtaining the frequency response function for the disk center. The results were compared for the tuned and mistuned system cases whereas it was seen that there are more peaks in the frequency response function of mistuned system. It shows higher probability of resonance because of mistuning, which was previously reported in earlier researches. By comparing the natural frequencies of tuned and mistuned systems, additional frequencies were found due to the presence detuning which were also seen previously. After obtaining the Campbell diagrams, a probabilistic analysis was done on the natural frequencies and it became clear that the probability density function for them may be considered as Gaussian with a good level of approximation and hence only two first statistical moments are adequate to describe the statistical properties. Keywords Rotordynamics, Bladed disk, Critical speed, Mistuning, Campbell diagram, Monte Carlo method
امروزه روتورهای دارای دیسک های پره دار از ارزشویژه ای در صنعتبرخوردار بوده و در هرجا که توربین، کمپرسور، موتور هواگرد، فن و غیره باشد، قابل توجه هستند. به طور معمول، برای واکاوی دیسک های پره دار از فرضتقارن چرخه ای بهره گیری می شود. ولی هنگامی که پره ها ناهم سانی هر چند ناچیزی در ویژگی های سازه ای یا فیزیکی داشته باشند، این فرضدرست نیست و دینامیکسامانه دچار دگرگونی زیادی می گردد. به این حالت دیسکپره دار، ناهم میزان گفته می شود. این پژوهشبه تعیین سرعت های بحرانی سامانه ی روتورهای دارای دیسکپره دار در دو حالتهم میزان و ناهم میزان می پردازد. برای این کار، نخستبه کمکیکمدل پارامترتوزیعی، معادله های دیفرانسیل پاره ای حرکت برون آوری شدند. در مدل سازی دو حالت، یکی با داشتن حرکت طولی-عرضی پره ها و حالت دیگر تنها با در نظر گرفتن درجه ی آزادی عرضی در نظر گرفته شد. پساز گسسته سازی معادله ها، نگاشت هایی مناسببر ماتریس های سامانه اعمال شد تا ماتریس هایی نامتغیر با زمان برای هر دوحالتهم میزان و ناهم میزان به دستآید. با داشتن این ماتریس ها آنالیز مودال بر روی سامانه انجام شد تا نمودار های کمبل به دست آیند. دیده شد که در نظر گرفتن ارتعاش طولی پره ها بسیار می تواند در ارزیابی پاسخ زمانی روتور و هم چنین های طبیعی سامانه، به بهبود نتیجه ها کمککند. پساز رسم نمودارهای کمبل، یکواکاوی بر پایه ی دانشآمار و احتمالات بر فرکانس های طبیعی انجام گرفتو روشن شد که تابع چگالی احتمال برای آن ها را با تقریبخوبی می توان به صورتگاوسی در نظر گرفتو از این رو، تنها دو گشتاور نخستآماری برای توصیفآن ها بسنده می کند. کلمات کلیدی دینامیکروتور، دیسکپره دار، سرعتبحرانی، ناهم میزانی، نمودار کمبل، روشمونت کارلو

ارتقاء امنیت وب با وف بومی