تحلیل فلاتر کلاسیک یک ردیف‌پره توربین‌گاز با مدل رتبه‌کاسته مبتنی بر روش ریتز

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1081-ISAV2025 (R1)
نویسندگان
دانشگاه صنعتی مالک اشتر
چکیده
توسعه طراحی توربین‌های گاز موجب افزایش اهمیت بحث آیروالاستیسیته توربوماشین‌ها شده است و بخصوص روند توسعه موتورهای هوایی به کاهش سرعت فلاتر ردیف‌پره‌ها انجامیده است. در این پژوهش، یک مدل رتبه‌کاستۀ مبتنی بر روش ریتز معرفی شده است که از مدل تیر-شفت کلاسیک پیوسته برای سازه ردیف‌پره و مدل وایتهد توسعه‌یافته با نظریه نواری استفاده می‌کند و تأثیر توزیع متغیر سرعت جریان در طول دهانه پره را در نظر می‌گیرد. به کمک این مدل، از طریق استخراج نمودارهای Vg، وقوع فلاتر نرم آشکار می‌شود، که موجب می‌شود به عنوان جایگزینی دقیق‌تر نسبت به روش متداول مقطع نمونه در مراحل ابتدایی طراحی توربین گاز، که دقت مناسب و هزینه محاسباتی کمی نیازدارند، مطرح ‌شود. صحه‌گذاری نتایج مودال و آیرودینامیک با قیاس با نتایج پژوهش‌های پیشین انجام شده است و فلاترکلاسیک بر روی یک ردیف‌پره همسان تحلیل شده است. نهایتا نشان داده شد که می‌توان با هزینه محاسباتی کم به نتایجی همچون آشکارسازی وقوع فلاتر نرم و ردیابی مود بحرانی‌تر با لحاظ مودهای بالاتر سازه دست یافت که پدیده‌ای مخاطره آمیز و بحث برانگیز است.
کلیدواژه ها
 
Title
Classical Flutter Analysis of a Gas Turbine Blade Row Using a Ritz-Based ROM
Authors
Alireza Norouzi, Saeed Shokrollahi, Salman Shafaghat
Abstract
The development of gas turbine design has increased the importance of aeroelasticity in turbomachinery, especially as the development of aircraft engines has led to a reduction in the flutter speed of blade rows. In this study, a reduced-order model based on the Ritz method is introduced, using the classical continuous beam-shaft model for the blade row structure and the Whitehead model developed with strip theory. It takes into account the effect of varying flow velocity distribution along the blade span. Using this model, flutter onset is revealed through the extraction of Vg diagrams, offering a more accurate alternative to the conventional typical section approach in the early stages of gas turbine design, which requires reasonable accuracy and low computational cost. The modal and aerodynamic results are validated by comparison with previous studies, and classical flutter is analyzed on a tuned blade row. It is ultimately shown that with low computational cost, results such as soft flutter onset detection and tracking of more critical modes (including higher modes of the structure) can be achieved, which is a potentially hazardous and controversial phenomenon.
Keywords
Gas turbine, Blade row, ROM, Flutter