بررسی و تحلیل ارتعاشات دوار یک توربوشارژر جهت بهبود نامیزانی دوار به کمک شبیه‌سازی سه‌بعدی در نرم‌افزار کامسول

در این پژوهش، هدف بررسی و تحلیل رفتار دینامیکی روتور و اثرات ناپایداری دینامیکی بر روی ارتعاشات دوار یک روتور توربوشارژر است که به کمک تحلیل آن، در ابتدا بتوان به شناخت کافی از دینامیک روتور دست پیدا کرد و سپس عملکرد دینامیکی روتور را بهبود بخشید. مدل‌ درنظر گرفته شده، یک مدل سه‌بعدی از یک توربوشارژر به‌صورت روتور جفکات و تکیه‌گاه‌ها در دو حالت به‌صورت بیرینگ‌های غلتشی و فیلم روغنی حلقه شناور است. مدل سه‌بعدی با بیرینگ غلتشی و 4 درجه آزادی شامل حرکات عرضی(عمودی و جانبی) و دورانی حول آن‌ها در محل قرارگیری جرم معادل چرخ توربین و چرخ کمپرسور (دیسک دوار) است. همچنین، در حالت بیرینگ فیلم روغنی حلقه شناور، نیروهای سیال با استفاده از معادله رینولدز به‌دست‌آمده است و 4 درجه آزادی مربوط به حرکت رینگ‌ها نیز لحاظ می‌گردد. علاوه بر مدل‌سازی سیستم ارتعاشی برای تحلیل به کمک حل عددی در نرم‌افزار متلب، مدل سه‌بعدی ساده از روتور، در نرم‌افزار اجزاء‌محدود کامسول شبیه‌سازی شده است. نتایج استخراج شده از حل عددی به روش رانگ-کوتا و حل تحلیلی با نتایج شبیه‌سازی در نرم‌افزار اجزاءمحدود مقایسه شده است. نتایج پاسخ زمانی، اوربیت‌های حرکتی، نمودارهای آبشاری و کمپبل ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد که به‌طور کلی استفاده از یاتاقان فیلم روغنی حلقه شناور دامنه‌‌ی حرکتی روتور را در یک اوربیت کوچک‌تری محدود می‌کند و باعث جلوگیری آسیب به بیرینگ‌ها و روتور می‌شود. همچنین استفاده از مدل سه‌بعدی کامسول، حتی در حالتی که مدل ساده‌ای از روتور باشد می‌تواند حل دقیق‌تری را ارائه دهد.