17595

185 گلپايگان

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1400

80ص.: مصور، جدول، نمودار

ابوالحسن عسگرشمسي

1401/03/08

كتابنامه

مهندسي مكانيك

فني مهندسي گلپايگان

1401/03/08

191

چكيده در اين پژوهش، تحليل مكانيكي (سازه‌اي) بر روي پره روتور بخش توربين جريان محوري يك موتور توربوجت انجام شده ‌‌است. با استفاده از تغيير زواياي لين و سوييپ به ترتيب راستاي محيطي و راستاي محوري، شكل‌هاي سه‌بعدي جديدي براي اين پره روتور پيشنهاد مي‌شود كه در هر حالت با تحليل آيروديناميكي بازدهي آن‌ها مشخص مي‌گردد. لازم است كه تحليل تنش هركدام از اين پره‌هاي پيشنهادي انجام گيرد تا حالتي كه كمترين تنش معادل در ريشه پره دارد مشخص گردد. ابتدا روشي براي طراحي سه‌بعدي پره ارائه شد و سپس به كمك نرم‌افزار كتيا پره‌هاي مربوطه ايجاد و به طور كامل طراحي شد. با استفاده از نرم‌افزار المان محدود انسيس تحليل تنش و آناليز مودال انجام شده ‌است. تحليل تنش پره تحت بارگذاري‌هاي حرارتي و مكانيكي شامل: سرعت دوراني و توزيع فشار بر روي ايرفويل پره براي حالت پايا انجام گرديده ‌است. تنش‌هاي بدست آمده از محاسبات نشان مي‌دهد كه ماكزيمم تنش خمشي و كششـي در ريشه پره به علّت برخـورد سـيال و نيـروي گريـز از مركـز ايجـاد مي‌گردد. نقطه بحراني تنش در پره همواره در لبه‌ي خـارجي ريشـه مي‌باشد، اين نقطه محل ماكزيمم تنش بوده و مكاني است كه شـروع رشد ترك پره از آنجا آغاز مي‌گردد. آناليز مودال نيز فركانس‌هاي طبيعي هر كدام از اين پره‌ها را مشخص مي‌كند. در هنگام عملكرد توربين اجتناب از رسيدن به اين فركانس‌ها لازم است. نتايج حاصل شده از اين تحليل‌، به مقايسه پره‌هاي جديد نسبت به پره مرجع پرداخته شده ‌است. دو پره‌ كه كمترين تنش معادل در ريشه پره دارد مشخص شده، يك پره از نظر شدت تنش در حالت بارگذاري كامل انتخاب گرديد كه اين پره در دور طراحي 0.42 درصد افزايش راندمان و كاهش شدت تنش در ريشه پره به ميزان 3.3 درصد براي يك پره توربين محوري حاصل شد، همچنين يك پره به ميزان 10.8 درصد كاهش تنش در ريشه نسبت به پره مرجع مشخص گرديد كه تنها كاهش درصد تنش را دارا مي‌باشد، و ليكن 0.023 درصد كاهش راندمان را به همراه دارد.

Abstract In this research. mechanical analysis is performed on the rotor blade of an axial flow turbine section of a turbojet engine. It is necessary to perform stress analysis of each of these proposed blades to determine the state that has the lowest equivalent stress at the blade root. A method for three-dimensional blade design was presented, and then the relevant blades were created and fully designed with the help of Catia software. The stress and modal analysis were performed using Ansys finite element software. The vane stress analysis has been performed under thermal and mechanical loads including: rotational speed and pressure distribution on the vane airfoil for steady state. The stresses obtained from the calculations show that the maximum flexural and tensile stresses are created at the root of the blade due to fluid and centrifugal forces, and the critical point of stress at the blade is always at the outer edge of the root. This point is the place of maximum stress and is the place where the growth of blade cracks begins. Modal analysis also determines the natural frequencies of each of these blades. It is necessary to avoid reaching these frequencies during turbine operation. The results of this analysis examined the blades relative to the reference blade, and the blade with the lowest equivalent stress at the blade root was identified. A blade was selected in terms of stress intensity at full load. This blade achieved a 0.42% increase in efficiency and a 3.3% decrease in stress intensity at the blade root for an axial turbine blade, as well as a 10.8% reduction in stress. At the root relative to the reference blade, it was found that it has only a reduction in stress percentage, but 0.023% reduction in efficiency.

ابوالحسن عسگرشمسي