مقايسه ي عملكرد الاستومرهاي الكترو - مگنتورئولوژيك در ميراسازي ارتعاشات روتورهاي دوار

Performance Comparison of the Electro/Magneto-Rheological Elastomers for Vibration Reduction of Rotating Rotors

هدف از اين مقاله، بررسي كاربرد ميراگرهاي الاستومري هوشمند مغناطيسي (MRE) يا الكتريكي (ERE) در كاهش ميزان ارتعاشات و گسترش ناحيه پايداري سيستم هاي دوار است. در اين راستا، از روش المان محدود بر پايه ي تئوري تير رايلي براي مدل كردن محور با ميراگرهاي ERE/MRE استفاده شده است. در مدل سازي اجزا محدود، اينرسي دوراني، اثرات ژيروسكوپي و ميرايي داخلي محور، لحاظ گرديده است. در شبيه سازي، ضرايب سفتي و ميرايي الاستومرهاي ERE/MRE، تابعي از ميدان مغناطيسي/الكتريكي لحاظ شده است. نتايج مدل سازي نشان مي دهد كه استفاده از الاستومرهاي ERE/MRE باعث كم شدن سرعت بحراني و كاهش دامنه ارتعاشات مي شود و سرعت حدي پايداري سيستم بهبود مي يابد. همچنين، نتايج حاكي از آن است كه استفاده از الاستومرهاي MR در مقايسه با الاستومرهاي ER، تاثير بيشتري در ميراسازي ارتعاشات و گسترش ناحيه ي پايداري سيستم دارند. در نهايت، به منظور گسترش ناحيه پايداري سيستم دوار به سرعت هاي دوراني بالاتر، از يك استراتژي كنترلي روشن-خاموش ساده استفاده شده است. طرح جديد مي تواند براي بهينه سازي سطح ارتعاش و گسترش ناحيه پايداري سيستم هاي دوار كارآيي موثري داشته باشد.

The objective of the current study is to investigate the application of smart Magneto/Electro-Rheological (MR/ER) elastomers in vibration suppression and extending the stability region of the rotors system. The rotor is modeled via finite element method based on the Rayleigh beam theory. Proposed model takes the rotary inertia, gyroscopic effects and internal damping of the shaft into account. The stiffness and damping of the elastomers are considered as functions of the applied electric or magnetic fields. The simulation results reveal that the use of MR/ER elastomer leads to down shifting of the critical speeds and a reduction in its corresponding vibration amplitude. Also, the stability limit speed of the system is improved. Simulation results revealed that MR elastomer supports are superior on ER elastomer supports in the vibration suppression and extending the stability region of the rotor system. Finally, to improve the stability of the rotor system to higher operating rotational speeds, an on-off control strategy is employed. The proposed novel idea can be effectively utilized for optimization of the vibration level and widening the stability regions of rotating systems.