کاهش بهینه ارتعاشات سیستم شفت-دیسک-پره انعطاف‌پذیر با استفاده از مجموعه چاه‌های غیرخطی انرژی روی دیسک

Abstract

اخیراً، توربین‌های راندمان بالا نزدیک به نقاط بحرانی کارکرد خود طراحی می‌شوند که حداقل حاشیه پایداری دینامیکی را به همراه دارد بنابراین تحلیل دقیق دینامیک و استفاده از سیستمهای پیشرفته کنترل ارتعاشات امری ضروری شده است. در این مقاله کاربرد چاه غیرخطی انرژی در کاهش غیرمستقیم ارتعاشات پره‌های سیستم شفت-دیسک-پره انعطاف‌پذیر نمونه توربین بخاری واقعی با نصب روی دیسک بررسی می‌شود. 37 مجموعه هفت عددی پره متصل به هم در شراد به دور دیسک نصب شده‌اند. از تحلیل المان محدود مدل متقارن چرخه‌ای شفت-دیسک-پره برای استخراج مدهای طبیعی و نمودار فرکانسی استفاده می-شود. مدل چرخه‌ای، یک قطاع است که شامل یک مجموعه هفت‌پره‌ای و برشی از دیسک-شفت است. برای دومین مد فرکانسی ترکیب موثر سه جزء پره، دیسک و شفت که مد خمشی دوم شفت و سوم دیسک-پره است، مدل کاهش مرتبه 2 درجه آزادی با قابلیت مدلسازی نرم‌شوندگی فرکانسی سیستم شناسایی می‌شود. چاه غیرخطی انرژی که شامل یک جرم کوچک، فنر الزاماً غیرخطی و میرایی خطی است روی این مدل در محل جرم مودال دیسک-شفت نصب می‌شود. برای حل معادلات غیرخطی سیستم از حل عددی به روش رانگ-کوتا استفاده می‌شود و پارامترهای ضریب سفتی و میرایی برای حداقل سازی دامنه ارتعاش پره بهینه گردید. نتایج تحلیل، وقوع پاسخ مدوله قوی در بازه‌ای حول رزونانس و کاهش مطلوب دامنه ارتعاش پره را نشان می‌دهد. سیستم به سفتی غیرخطی حساس است و در ضریب سفتی بزرگ و یا میرایی‌های کوچک، انشعابی زین اسبی در نزدیک رزونانس ایجاد و امکان پاسخ نوسانی ساده دامنه بزرگ در انحراف فرکانسی‌های منفی وجود خواهد داشت.