1 Иркутский государственный аграрный университет им. А.А. Ежевского, Иркутск, Россия 2 Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия
ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ РАБОЧИХ КОЛЕС ТУРБОМАШИН С РАССТРОЙКОЙ ПАРАМЕТРОВРабочие колеса турбомашин часто работают в сложных условиях: это высокие скорости вращения и температу-ры, а также большие переменные нагрузки от газовых сил. Колебания рабочих колес турбомашин являются дополни-тельным важным фактором, который значительно влияет на их прочность и долговечность. Обычно при решении задач динамики, прочности и долговечности роторов турбомашин с использованием численных методов они моделируются как идеальные циклически-симметричные системы. Однако в реальных рабочих колесах при их изготовлении и экс-плуатации всегда имеются малые отличия лопаток друг от друга (по массе, геометрии, свойствам материалов), эти ма-лые отличия называются расстройкой параметров (mistuning). Расстройка параметров нарушает циклическую симмет-рию рабочих колес турбомашин, может привести к локализации колебаний и оказывать значительное влияние на их динамические характеристики (частоты, формы колебаний, динамические напряжения) и, как следствие, на их долго-вечность. В статье представлены математические модели для решения задач динамики рабочих колес с расстройкой параметров. Также в программном комплексе ANSYS проведен расчет долговечности рабочего колеса фирмы RollsRoyce. Результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными.Ключевые слова: рабочее колесо, турбомашина, колебания, частоты, метод конечных элементов, математи-ческая модель, долговечность, расстройка, напряжение, ANSYS.
NUMERICAL INVESTIGATION DYNAMICS AND DURABILITY OF BLADED DISK OF TURBOMACHINERY WITH MISTUNING PARAMETERSThe turbomachines rotor is often working in difficult conditions at high rotational speeds and temperatures. The vibrations of turbomachines rotors are an important factor that significantly affects their strength and durability. When investigating the dynamics and durability of turbomachines rotors, it is known that ideal rotors are cyclic-symmetric systems. However, in real bladed disks, when producing or operating them, small differences of the blades from each other (by mass, geometry, property of the material) always arise, all small differences of the blades are called the mistuning. The mistuning disrupts the cyclic symmetry of rotor of turbomachines, which significantly affects the dynamic characteristics and durability of the turbomachines bladed disks. This work presents mathematical modeling, numerical methods for solving problems of dynamics and durability of the Rolls-Royce bladed disk. As a result, received forms of oscillations, frequencies, amplitudes, dynamic stresses and durability of turbomachine bladed disks. The results are in good agreement with the experimental results.Keywords: bladed disk, turbomachinery, vibrations, frequencies, finite element method, mathematical model, durability, mistuning, stress, ANSYS.
ВведениеРасстройка парам...