مدل سازی و تحلیل روتوردینامیک یک کمپرسور به کمک تحلیل المان محدود

یکی از مباحث مهم در طراحی سیستم های دوار، روتوردینامیک و دورهای بحرانی آن است. علاوه بر مباحث روتوردینامیک، بررسی تاثیر نابالانسی بر سازه روتور بسیار مهم است. مباحث روتوردینامیک برای سیستم های کمپرسور به دلیل اهمیت آن ها در صنایع، از جایگاه ویژه ای برخوردار است. کنترل و شناسایی عملکرد این سیستم ها نقش مهمی در بهبود فرایندهای صنعتی دارد. تحلیل المان محدود امروزه به یک ابزار مهم در طراحی و تحلیل سیستم های مکانیکی تبدیل شده است. در مطالعه حاضر به تحلیل روتوردینامیک، محاسبه سرعت بحرانی و استخراج پاسخ روتور به نیروی دینامیکی دورانی به دلیل وجود نابالانسی پرداخته می شود. در این راستا ابتدا مدل سیستم روتور و ایمپلر در نرم افزار طراحی مدل سازی می شود. جهت تحلیل های المان محدود در نرم افزار ANSYS، مدل ریاضی سیستم استخراج می شود. بعد از انجام تحلیل های مودال، شکل مودها و فرکانس های طبیعی متناظر استخراج می شوند. به کمک دیاگرام کمپبل، سرعت های بحرانی روتور نیز محاسبه می شوند. از تحلیل پاسخ هارمونیک پاسخ روتور به نیروهای نابالانسی استخراج می شوند. مطابق نتایج، وجود نابالانسی در سیستم به مقدار کم نیز منجر به ایجاد ارتعاشات با دامنه بالا می شود و در نتیجه ایجاد تنش های بالا که منجر به آسیب مکانیکی می شود. همچنین نشان داده می شود که استفاده از جرم نقطه ای با جرم و اینرسی دورانی معادل به جای ایمپلر تاثیر چندانی روی نتایج ندارد و دقت حل با این ساده سازی مناسب خواهد بود.

کلیدواژه ها:

روتوردینامیک ، سرعت بحرانی ، پاسخ هارمونیک ، نیروی نابالانسی ، تحلیل المان محدود