کاهش بهینه ارتعاشات سیستم شفت-دیسک-پره انعطاف پذیر با استفاده از مجموعه چاه های غیرخطی انرژی روی دیسک

اخیرا، توربین های راندمان بالا نزدیک به نقاط بحرانی کارکرد خود طراحی می شوند که حداقل حاشیه پایداری دینامیکی را به همراه دارد بنابراین تحلیل دقیق دینامیک و استفاده از سیستمهای پیشرفته کنترل ارتعاشات امری ضروری شده است. در این مقاله کاربرد چاه غیرخطی انرژی در کاهش غیرمستقیم ارتعاشات پره های سیستم شفت-دیسک-پره انعطاف پذیرنمونه توربین بخاری واقعی با نصب روی دیسک بررسی می شود. 37 مجموعه هفت عددی پره متصل به هم در شراد به دور دیسک نصب شده اند. از تحلیل المان محدود مدل متقارن چرخه ای شفت-دیسک-پره برای استخراج مدهای طبیعی و نمودار فرکانسی استفاده می-شود. مدل چرخه ای، یک قطاع است که شامل یک مجموعه هفت پره ای و برشی از دیسک-شفت است. برای دومین مد فرکانسی ترکیب موثر سه جزء پره، دیسک و شفت که مد خمشی دوم شفت و سوم دیسک-پره است، مدل کاهش مرتبه 2 درجه آزادی با قابلیت مدلسازی نرم شوندگی فرکانسی سیستم شناسایی می شود. چاه غیرخطی انرژی که شامل یک جرم کوچک، فنر الزاما غیرخطی و میرایی خطی است روی این مدل در محل جرم مودال دیسک-شفت نصب می شود. برای حل معادلات غیرخطی سیستم از حل عددی به روش رانگ-کوتا استفاده می شود و پارامترهای ضریب سفتی و میرایی برای حداقل سازی دامنه ارتعاش پره بهینه گردید. نتایج تحلیل، وقوع پاسخ مدوله قوی در بازه ای حول رزونانس و کاهش مطلوب دامنه ارتعاش پره را نشان می دهد. سیستم به سفتی غیرخطی حساس است و در ضریب سفتی بزرگ و یا میرایی های کوچک، انشعابی زین اسبی در نزدیک رزونانس ایجاد و امکان پاسخ نوسانی ساده دامنه بزرگ در انحراف فرکانسی های منفی وجود خواهد داشت.