بررسي اثر شرود در فركانس هاي طبيعي سيستم چندپره اي چرخان

Investigation of the Effect of Shroud on Natural Frequencies of a Rotating Multi Blade System

در اين مقاله اثر شرود در مشخصات ديناميكي يك سيستم چندپره اي چرخان بررسي مي شود. هدف اصلي اين مقاله، تشخيص اثر سفتي و موقعيت شرود روي فركانس هاي طبيعي سيستم است. به همين منظور فركانس هاي طبيعي چندين سيستم شامل شرود با موقعيت هاي مختلف (چه از نظر محل اتصال شرود به پره و چه از نظر تعداد پره هايي كه يك شرود به هم متصل مي كند) و همچنين با سفتي هاي متفاوت مقايسه شده اند تا مشخص شود كه اين پارامترها چگونه روي فركانس هاي طبيعي سيستم اثر مي گذارد. در اين مطالعه اثر شرود به صورت فنر بين پره ها در نظر گرفته شده است. معادلات ديناميكي سيستم با استفاده از روش مدهاي فرضي و با كمك قانون هاميلتون حل شده است. از آنجايي كه در سيستم هاي چندپره اي همچون توربين ها، ترجيح بر اين است كه فركانس هاي طبيعي خارج از محدوده كاري قرار گيرند (براي جلوگيري از پديده تشديد) براساس نتايج به دست آمده در اين مقاله نشان داده مي شود كه چگونه پارامترهاي مربوط به شرود مي تواند فركانس هاي طبيعي مربوط به بعضي از مدهاي سيستم را از محدوده كاري خارج كند.

In this study, effect of shroud on dynamic characteristics of a rotating multi blade system is investigated. The main aim of this study is to investigate the effect of shroud stiffness and shroud configuration on the system natural frequency. For this purpose, natural frequencies of various systems (in terms of the position, where the blade is connected to the shroud and number of blades, which are connected together with a shroud) via different degrees of shroud stiffness and different configurations of shroud have been compared to show how this parameters affect the natural frequencies of the system. In this study, the shrouds have been considered as the discrete springs with corresponding stiffness values. The vibration frequency characteristics have been analyzed, using assumed mode method along with Hamilton’s law. Since in multi blade systems such as turbines it is crusial to keep the system working frequencies far away from natural frequencies (in order to prevent the resonance phenomenon), based on the results of this paper, it is shown how the parameters of shroud can remove the natural frequencies associated with some of the modes of the system from the work area.