تحلیل عددی و بهینه سازی پدیده فلاتر پرههای توربین شعاعی توربوشارژر

توربوشارژینگ یکی از روشهای کوچک سازی موتور جهت کاهش سوخت و آلایندگی می باشد. افزایش راندمان توربوشارژر در طراحی های اخیر منجر به کاهش وزن و نتیجتا نازک شدن پرهها و افزایش بار پرهها شده است که هر دو عاملی برای افزایش احتمال شکست پرهها، تحت خستگی بارهای آیرودینامیکی می شود. در این مطالعه ناپایداری دینامیکی آیروالاستیک به نام فلاتر که یک تحریک خود به خودی ناشی از برهم کنش سازه و سیال می باشد، مورد مطالعه قرار گرفته است . بنابراین تحلیل پدیده ی فلاتر در پرههای رادیال(شعاعی ) توربین های توربوشارژر به صورت عددی و اعتبارسنجی نتایج با نتایج موجود می باشد. تحلیل فلاتر در دامنه فرکانسی انجام شده و اثر پایدارکنندگی سیال بر ارتعاش پره ها بررسی شده است . معادلات مربوط به پایداری از دیدگاه ریاضی ارائه می شود و مفاهیم پایداری استخراج شده است . سپس با استفاده از نرم افزار ANSYS مدل سازی انجام گرفته و محاسبات ارتعاشی در حالت های پایا و ناپایا انجام شده و پاسخ سیال به ارتعاشات پره در سه حالت خمش محوری، خمش محیطی و پیچشی بررسی گردیده است که با توجه به تحلیل مودها، مود بحرانی مود پنجم در نظر گرفته شده که دارای فرکانس بحرانی ۸۷.۱۸۶ هرتز بوده و در سرعت بحرانی ۱۲۰۰۹ دور بر دقیقه می باشد. همچنین در این مطالعه از دو روش جهت آزمون فلاتر استفاده شده است و در انتها مقادیر تاثیر گذار بر این پدیده بررسی و تاثیر آن در بهینه سازی این پدیده ارائه می گردد.

کلیدواژه ها:

کوچک سازی موتور ، توربین جریان شعاعی ، پدیده فلاتر ، آنالیز مودال ، آنالیز سرعت