استخراج قطرهاي گره‌اي ديسك پره‌دار به روش عددي و تجربي

Bladed Disk Nodal Diameter Extraction by Numerical and Experimental Methods

به مطالعه تجهيزات دوار كه داراي رفتار ارتعاشي در راستاي محور چرخش هستند ديناميك ماشين‌هاي دوار گفته مي‌شود. تجهيزاتي از قبيل موتور، توربين، كمپرسور و ژنراتور در اين طبقه‌بندي جاي مي‌گيرند. مطالعه رفتار ارتعاشي اين سازه‌ها و تخمين رفتار آن‌ها در دورهاي متفاوت منجر به شناسايي نقاط بحراني و جلوگيري از واماندگي اين قطعات بخصوص در خستگي دور بالا مي‌گردد. ديسك پره‌دار مورد مطالعه در اين پژوهش مربوط به رديف اول كمپرسور يك موتور توربيني مي‌باشد. اين ديسك پره‌دار يكپارچه و از جنس آلياژهاي آلومينيوم مي‌باشد كه به روش ماشين‌كاري ساخته شده است. در اين پژوهش مدل‌سازي عددي اين ديسك پره‌دار به روش تقارن محوري در نرم‌افزار انسيس صورت گرفته و شكل مودهاي سازه بر اساس قطرهاي گره‌اي استخراج شده است. در گام بعدي تست آناليز مودال تجربي با اندازه‌گيري 58 نقطه بر روي اين ديسك پره‌دار انجام شده است و ماحصل كار استخراج قطرهاي گره‌اي به صورت تجربي مي‌باشد. در پايان نتايج عددي و تجربي با يكديگر مقايسه شده است. نوآوري اين طرح در نحوه استخراج كامل قطرهاي گره‌اي ديسك پره‌دار مي‌باشد كه در صحه‌گذاري مدل عددي بسيار كارآمد بوده است.

Rotor dynamics is known as the study of vibrational behavior in axially symmetric linear rotating structures. Devices such as engines, turbines, compressors and generators are located in this category. Study of vibrational behavior of these structures in different rotational velocities leads to recognition of critical points and preventing failures, especially high cycle fatigue. The case study of the present paper is a bladed disk used in the first stage of compressor of a gas turbine engine. The material of machined integrated bladed disk is aluminum alloy. The simulations have been done by ANSYS finite element software. By using the cyclic symmetry module of ANSYS the nodal diameter mode shapes of structure have been obtained. In the next step, experimental modal analysis test has been done by measuring 58 points on the bladed disk and the nodal diameters have been obtained experimentally. Finally, experimental and simulation results have been compared to each other. The novelty of this paper is the experimental procedure of obtaining nodal diameter of a bladed disk, which is useful in verification of numerical simulation.