پديد آورنده :
چگني، فرشاد
عنوان :
تحليل خستگي و آئروديناميكي يك فن گريز از مركز با استفاده از شبيه سازي عددي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 95ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
علي رضا شهيدي
استاد مشاور :
محمد مشايخي
توصيفگر ها :
شبيه سازي عددي , فن , نيروهاي گريز از مركز , نرم افزار آباكوس , تحليل جريان سيال , نرم افزار ايكس فلو , تحليل خستگي , نرم افزار اف اي سيف
استاد داور :
محسن اصفهانيان، محمد سيلاني
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/11/09
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/11/09
چكيده فارسي :
خرابي يك تجهيز مي¬تواند پيامد¬هاي سنگيني براي يك كارخانه به دنبال داشته باشد. از اين رو همواره سعي مي¬شود كه پارامتر¬هاي مؤثر بر خرابي تجهيزات با اصول مهندسي پيش¬بيني شوند. توسعه¬ي روش¬هاي عددي، اين روش¬ها را به ابزار كليدي براي تجزيه و تحليل تجهيزات بدل كرده است. در اين پژوهش نيز با بهره¬گيري از ابزارهاي تحليل عددي، خرابي رخ داده براي يك تجهيز بررسي شده است. هدف از اين پژوهش بررسي يكي از فن¬هاي مجتمع فولاد مباركه مي‌باشد، كه چندين بار دچار حادثه شده است؛ حوادث رخ¬داده براي فن موردنظر، بسيار شديد بوده و منجر به آسيب جدي به فن و پره¬هاي آن شده است. اين پژوهش به كمك شبيه¬سازي¬ عددي سعي در يافتن علت خرابي فن موردنظر دارد. در اين راستا فن موردنظر از جهات مختلفي همچون تأثير نيرو¬هاي ناشي از چرخش، تحليل جريان سيال عبوري از فن، و تأثير نيرو¬هاي آئروديناميك بر پره¬هاي فن مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا هندسه¬ي پروانه¬ي فن به كمك پارامتر¬هاي هيدروليكي مربوطه، در نرم¬افزار سي¬اف¬توربو ساخته شده است. در مرحله¬ي بعد تأثير نيرو¬هاي گريز از مركز ناشي از چرخش فن با استفاده روش اجزا محدود و به كمك نرم¬افزار آباكوس مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس به‌منظور مطالعه¬ي جريان سيال عبوري از پروانه و نيرو¬هاي وارده به پره¬ها از طرف جريان سيال، جريان سيال عبوري با استفاده از روش شبكه بولتزمن و به كمك نرم¬افزار ايكس¬فلو مدل¬سازي شده است. درنهايت عمر خستگي پروانه تحت تأثير نيرو¬هاي وارده به كمك نتايج حاصل از مدل¬سازي¬هاي عددي انجام شده، و با استفاده از نرم‌افزار تحليل خستگي اف¬اي¬سيف مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به نتايج بدست¬آمده از شبيه¬سازي¬هاي عددي انجام گرفته، مي¬توان گفت كه نيرو¬هاي گريز از مركز ناشي از چرخش فن، منجر به ايجاد تنش¬هاي قابل ملاحظه¬اي در پروانه¬ي فن، بخصوص در ناحيه‌ي اتصال پره¬ها و صفحات نگه¬دارنده، خواهند شد. در مقابل تنش¬هاي ناشي از نيرو¬هاي آئروديناميك سيال عبوري، در مقايسه با تنش¬هاي ناشي از چرخش فن چندان قابل ملاحظه نيستند؛ و طبيعت نوساني آن¬ها در شرايط عادي تأثيري بر عمر خستگي پره¬ها و پروانه¬ي فن ندارد. همچنين با توجه به نتايج حاصل از تحليل جريان عبوري از پروانه مي¬توان گفت كه وضعيت اغتشاش سيال در اطراف پره¬ها چندان مطلوب نيست، و سطح پره¬ها در صورت وجود ذرات گرد و غبار در سيال عبوري مستعد مكانيزم خرابي سايش خواهد بود.
چكيده انگليسي :
Failure of a component can have serious consequences for a factory. Therefore, it is always tries to predict the parameters affecting the equipment failure with engineering knowledge. The development of numerical methods has made these methods a key tool for equipment analysis. In this research, using numerical analysis tools, the failure occurred for a device has been investigated. The purpose of this study is to investigate one of the fans of Mobarakeh Steel company, which has had several failures; failures that occurred for this fan were very severe and led to serious damage to the fan and its blades. This research tries to find the cause of the desired fan failure with the help of numerical simulations. according to this, the fan has been studied from different aspects such as the effect of rotational forces, fluid flow analysis, and the effect of aerodynamic forces on the fan blades. First, the fan impeller geometry is made in CFTurbo software by using the relevant hydraulic parameters. In the next step, the effect of centrifugal forces due to fan rotation has been studied using the finite element method with the help of Abaqus software. Then, in order to study the fluid flow through the impeller and the forces applied to the blades by the fluid flow, the fluid flow is modeled using the lattice Boltzmann method with the help XFlow software. Finally, the fatigue life of the impeller under the influence of applied forces is investigated using the results of numerical modeling and with the help FE-safe software. According to the results of numerical analysis, it can be said that centrifugal forces due to fan rotation, will lead to significant stresses in the fan impeller, especially in the area of connection of the blades to retaining plates. In other hand, stresses due to aerodynamic forces are not significant compared to stresses due to rotation; And their periodic nature does not affect the fatigue life of the blades and fan impeller in normal circumstance. Also, according to the results of the flow analysis of the impeller, it can be said that the fluid turbulence around the blades is not very favorable, and the surface of the blades will be prone to wear failure mechanism in the presence of dust particles in the passing flow.
استاد راهنما :
علي رضا شهيدي
استاد مشاور :
محمد مشايخي
استاد داور :
محسن اصفهانيان، محمد سيلاني
