Удосконалення скінченно-елементних моделей лопаткових конструкцій

Sergei Morgun

Анотація


Викладено методику побудови уточненої скінчено-елементної моделі лопаткових конструкцій, що мають значне розповсюдження в енергомашинобудуванні. З використанням розроблених тривимірних криволінійних скінчених елементів вирішено задачу визначення частот власних коливань робочих лопаток турбіни. Отримано кращу збіжність чисельного рішенння порівняно з використанням розповсюджених типів скінчених елементів. Також результати чисельного розрахунк добре узгоджуються з експериментальними даними.


Ключові слова


тривимірні скінчені елементи; лопатки турбомашин; частоти власних коливань; чисельне рішення; збіжність, експериментальні дані

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Jiang, D., Pierre, C., Shaw, S. W. The construction of non-linear modes for systems with internal resonance. International Journal of Non-Linear Mechanics, 2005, 40, 729-746, doi:10.1016/j.ijnonlinmec.2004.08.010.

Chen, L. W., Peng, W. K. Dynamic stability of rotating blades with geometrical non-linearity. Journal of Sound and Vibration, 1995, 187, 421-433.

Liew. K. M., Lim, C. W. Vibration of doubly-curved shallow shells. Acta Mechanica, 1996, 114, 95-119.

Mohamed Nabi S., Ganesan, N. Comparison of beam and plate theories for free vibrations of metal matrix composite pre-twisted blades. Journal of Sound and Vibration, 1996, 189, 149-160, doi: 10.1006/jsvi.1996.0012.

Abe, A., Kobayashi, Y., Yamada, G. Non-linear vibration characteristics of clamped laminated shallow shells. Journal of Sound and Vibration, 2000, 234, 405-426, doi: 10.1006/jsvi.1999.2877.

Vorobiov Yu. S. Kolebanija lopatochnogo apparata turbomashin [Turbine engines blading oscillation]. Kiev: Naukova dumka, 1988, 224 p.

Vorobiov, Yu. S., Romanenko, V. N., Storozhenko, M. A. Analisys of turbomachinery blading vibrations using new materials. Proceedings of the 3rd Korea-Ukraine Gas Turbine Technology Symposium (Korea Institute of Machinery and Materials) Korea, Dacejon. 20-23 November 2006, 1 – 9.

Vorobiov, Yu. S., Chugay, A. M., Rao, J. S. Vibration stress localization in turbomachinery blading. VETOMAC VII International Conference On Vibration Engineering And Technology of Machinery. Gdansk, Poland, 2012, 324 – 331.

Hu, X. X., Tsuiji, T. Free vibration analysis of curved and twisted cylindrical thin panels. Journal of Sound and Vibration, 1999, 219, 63-68, doi: 10.1006/jsvi.1998.1825.

Chou, S. T., Chou, Y. T. Vibration analysis of elastically supported turbomachinery blades by the modified differential quadrature method. Journal of Sound and Vibration, 2001, 240, 937-953, doi: 10.1006/jsvi.2000.3267.

Zhisong, F. Architecting the Finite Element Method Pipeline for the GPU. Journal of Computational and Applied Mathematics, 2014, 257, 195-211, doi: 110.1016/j.cam.2013.09.001.

Jie Zhu, Xin Cai. Multi-Objective Structural Optimization Design of Horizontal-Axis Wind Turbine Blades. Energy, 2014, 7, 988-1001, doi:10.3390/en7020988.

Pykhalov, A. A., Milov, А. Е. Staticheskij I dinamicheskij analiz sbornyh rotorov turbomashin [The turbine engines sectional rotors static and dynamic analysis]. Irkutsk: The Irkutsk state technical university Publishing house, 2007, 194 p.

Kairov, А. S., Morgun, S. A. Vynuzhdennye kolebaniya ventsov rabochih lopatok turbomashin s zamknutymi na krug svyazyami [The turbine engines bladed disks with circular damping links forced vibration]. Journal of the Mechanical Engineering: Kiev. National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, 2013, 2 (68), 128-133.

Kairov, A. S., Morgun, S. A. Issledovanie sobstvennyh kolebanij lopatok turbomashin metodom konechnyh elementov [The investigation of turbine engines blades free oscillations by means of finite elements method]. The National university of shipbuilding named after admiral Makarov. Мykolaiv, 2012, 5-6, 76-80.

Morgun, S. А., Кairov, А. S. Eksperimental’noe issledovanie svobodnyh kolebanij lopatok gasoturbinnogo dvigatelya [The experimental investigation of gas turbine engine blades free oscillations]. Меthods of solving applied problems in solid mechanics. Dnеepropetrovs’k: Lira, 2011, 12, 224-229.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Jiang, D. The construction of non-linear modes for systems with internal resonance / D. Jiang, C. Pierre, S. W. Shaw // International Journal of Non-Linear Mechanics – 2005. − № 40. − Р. 729-746. – doi:10.1016/j.ijnonlinmec.2004.08.010.
  2. Chen, L. W. Dynamic stability of rotating blades with geometrical non-linearity / L. W. Chen, W. K. Peng // Journal of Sound and Vibration. – 1995. – № 187. − P. 421-433.
  3. Liew, K. M. Vibration of doubly-curved shallow shells / K. M. Liew, C. W. Lim // Acta Mechanica. – 1996. − № 114. – Р. 95-119.
  4. Mohamed Nabi S. Comparison of beam and plate theories for free vibrations of metal matrix composite pre-twisted blades / Nabi S. Mohamed, N. Ganesan // Journal of Sound and Vibration – 1996. − № 189. − Р. 149-160. − doi: 10.1006/jsvi.1996.0012.
  5. Abe, A. Non-linear vibration characteristics of clamped laminated shallow shells / A. Abe, Y. Kobayashi, G. Yamada // Journal of Sound and Vibration – 2000. − № 234. − Р. 405-426. − doi: 10.1006/jsvi.1999.2877.
  6. Воробьев, Ю. С. Колебания лопаточного аппарата турбомашин / Ю. С. Воробьев. – К.: Наук. Думка. − 1988. – 224 с.
  7. Vorobiov, Yu. S. Analisys of turbomachinery blading vibrations using new materials / Yu. S. Vorobiov, V. N. Romanenko, M. A. Storozhenko // Proceedings of the 3rd Korea-Ukraine Gas Turbine Technology Symposium (Korea Institute of Machinery and Materials) Korea, Dacejon. − 20-23 November 2006. − P. 1 – 9.
  8. Vorobiov, Yu. S. Vibration stress localization in turbomachinery blading / Yu. S. Vorobiov, A. M. Chugay, J. S. Rao // VETOMAC VII International Conference On Vibration Engineering And Technology of Machinery. – Gdansk, Poland. −2012. − P. 324 – 331.
  9. Hu, X. X. Free vibration analysis of curved and twisted cylindrical thin panels / X. X. Hu, T. Tsuiji // Journal of Sound and Vibration. − 1999. − № 219. − Р. 63-68. − doi: 10.1006/jsvi.1998.1825.
  10. Chou, S. T. Vibration analysis of elastically supported turbomachinery blades by the modified differential quadrature method / S. T. Chou, Y. T. Chou // Journal of Sound and Vibration. – 2001. − № 240. − Р. 937-953. − doi: 10.1006/jsvi.2000.3267.
  11. Zhisong, F. Architecting the Finite Element Method Pipeline for the GPU / F. Zhisong // Journal of Computational and Applied Mathematics −2014. − №257. −Р. 195-211. − doi: 110.1016/j.cam.2013.09.001.
  12. Jie Zhu Multi-Objective Structural Optimization Design of Horizontal-Axis Wind Turbine Blades / Zhu Jie, Cai Xin // Energy – 2014. − №7. − Р. 988-1001. doi:10.3390/en7020988.
  13. Пыхалов, А. А. Статический и динамический анализ сборных роторов турбомашин / А. А. Пыхалов, А. Е. Милов.Иркутск: Изд-во Иркутского государственного технического университета. − 2007. − 194 с.
  14. Каиров, А. С. Вынужденные колебания венцов рабочих лопаток турбомашин с замкнутыми на круг связями / А. С. Каиров, С. А. Моргун // Вісник НТУУ «КПІ»: зб. наук. праць. Серія: Машинобудування: − Киев: НТУУ «КПІ». – 2013. – № 2 (68). – С. 128-133.
  15. Каиров, А. С. Исследование собственных колебаний лопаток турбомашин методом конечных элементов / А. С. Каиров, С. А. Моргун // Зб. наук. праць НУК – Миколаїв. − 2012. − №5-6. − С.76-80.
  16. <strong




DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2016.42.14

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.