کاهش دامنه ارتعاشات سیستم دیسک- پره با استفاده از جاذب انرژی نصب‌شده روی دیسک

در این مقاله کاربرد جاذب خطی ارتعاشی غیرفعال در کاهش غیرمستقیم ارتعاشات پره با نصب آن روی دیسک سیستم دیسک پره بررسی می شود. جاذب از طریق کوپلینگ سازه‌ای دیسک با پره، انرژی ارتعاشی پره را دریافت و توسط میراگر خطی خود تلف می‌کند. به واسطه تقارن سیکلی سیستم، طی تبدیل سیکلیک از مختصات فیزیکی به مودال، تعداد درجات آزادی مورد نیاز برای تحلیل به تعداد موجود در یک سکتور کاهش می‌یابد. برای مطالعه تحلیلی، از مدل کاهش مرتبه یافته در محدوده فرکانسی مطالعه سیستم استفاده می‌شود. فرکانس‌های طبیعی و پاسخ اجباری سیستم با حل معادله مشخصه و معادلات ماتریسی سیستم به دست می‌آید.دیسک پره توربین بخاری نمونه، شامل 259پره است که در 37 مجموعه 7تایی دور دیسک نصب شده‌اند. پره‌های هر مجموعه با شراد نوک پره به هم متصل هستند. از تحلیل المان محدود مدل سیکلیک در دور rpm3000 برای استخراج مودهای طبیعی و ترسیم دیاگرام فرکانسی استفاده می‌شود. برای مودهای اول و دوم مدل کاهش مرتبه یافته دو درجه آزادی شناسایی می‌شود. امکان رزونانس در ناحیه پس‌زنی فرکانسی دو مود در قطر ساکن سوم، به واسطه نزدیکی به خط تحریک وجود دارد لذا به تعداد مجموعه‌های پره، جاذب خطی انرژی روی دیسک نصب می‌شود. با استفاده از روابط دن هارتوگ پارامترهای بهینه اولیه برای مود اول و دوم تعیین شد که تا حدودی توانستند ارتعاشات سیستم را کاهش دهند و از پارامترهای آنها در بهینه‌سازی بعدی استفاده شد. با بهینه سازی، محدوده و میزان کاهش ارتعاشات نسبت به حالت های معیار دن‌هارتوگ به خصوص در مود دوم بهتر شده است.

Vibration Amplitude Reduction of the Disk-Blade System Using the Energy Absorbers Mounted on the Disk

In this paper, the application of passive vibrational linear absorber on the indirect reduction of blade vibrations using its mounted on the diskblade system is studied. The absorber receives the vibration energy of blade through a structural coupling of the disk with blade and losses it by its linear damping. Due to cyclic symmetry, the analysis of the bladed disk is reduced to the number of DOFs in a single sector. A cyclic transformation from physical to modal coordinates is used to perform this reduction. Natural frequencies and forced responses of the system are obtained by solving the characteristic and algebraic equations, respectively. The case study of a steam turbine includes 259 blades in 37 packets of 7 connected blades attached to the perimeter of the disk. Cyclic symmetric finite element analysis at 3000rpm is used to extract the natural modes and frequency diagram of the system. A two DOFs reducedorder model is identified for modeling the frequencyveering region. This region has been formed between the first and second families of natural modes and there is a strong coupling between them in this region. In addition, this region is close to the system excitation line and the possibility of resonance exists. Therefore, some linear energy absorbers are mounted on the disk for the indirect vibration reduction of blades. The initial optimal parameters were determined for the first and second modes using Den Hartog relations. These parameters reduced the system vibrations and they were used in subsequent optimization. The optimization has resulted in the improvement of absorber performance exclusively around the second mode, in compare with the tuned system by Den Hartog relations.