وضعیت: باز
شماره سند:
تاریخ انتشار: 1403/03/22
مهلت ارسال پیشنهاد: 1403/04/10
فرصتها: براساس پیشنهادها قابل مذاکره خواهد بود.
تماس : 02166539734 – 02166533864
ارسال پروپوزالها: https://ghazal.inif.ir
یکی از چالشهای موجود در روند توسعه و بهبود بازدهی قطعات دوار، پدیده خستگی(HCF) است. این پدیده را میتوان نتیجه تنشهای ارتعاشی در پره دانست. از آنجا که عامل اصلی در پدیده خستگی، ارتعاشات بیش از حد پرههای توربوماشین است، لذا طراحی و اجرای تدابیری برای کاهش این ارتعاشات ضروری به نظر میرسد. طراحی روشهایی برای کاهش ارتعاشات پرههای دوار کاری بسیار دشوار بوده و پارامترهای زیادی از جمله دمای بالای کاری و شتابهای دورانی وارده بر پره در این مساله موثر خواهد بود.
در این پژوهش، هدف توسعه نرمافزاری جهت پیشبینی رفتار یک مجموعه ردیف پره از منظر ارتعاشات و فلاتر خواهد بود. با توسعه این ابزار، طراحان توربوماشین به حلگری سریع دست پیدا خواهند کرد که در زمانی کوتاه و با دقت بالا رفتار دینامیکی پره (استخراج فرکانسهای طبیعی) و پدیده فلاتر در رژیمهای جریان مختلف (تراکمناپذیر و تراکمپذیر زیر صوت) را پیش بینی خواهد کرد.
ر | نام و نام خانوادگی | رشته و مقطع تحصیلی | وضعیت فعلی | نقش در طرح |
1 | محمد رکنآبادی | دکتری مهندسی هوافضا | دانشجو دانشگاه صنعتی شریف | مجری |
2 | حسن حدادپور | دکتری مهندسی هوافضا | استاد دانشگاه صنعتی شریف | مشاور |
3 | داوود حججی نجف آبادی | دکتری مهندسی هوافضا | دانشجو دانشگاه صنعتی شریف | همکار |
4 | عاطفه حسنی | دکتری مهندسی مکانیک | دانشجو دانشگاه بوعلی همدان | همکار |
5 | محمدامین قمری | ارشد مهندسی هوافضا | فارغالتحصیل دانشگاه صنعتی شریف | همکار |
6 | حسن رکنآبادی | کارشناسی نرمافزار | دانشجو دانشگاه شهید بهشتی | همکار |
تیم پژوهشی، شامل دانشجویان و فارغالتحصیلانی هستند که با راهنمایی آقای دکتر حدادپور از اساتید دانشکده هوافضای دانشگاه صنعتی شریف، به توسعه نرمافزارهای تخصصی حوزه مکانیک و هوافضا میپردازند. از جمله سابقه همکاری تیم، توسعه نرمافزارهایی در حوزه ماشینهای دوار است که به صنعت ارائه شده است. در این طرح پژوهشی، تیم مورد نظر قصد دارد نرمافزار تحلیل آیروالاستیسیته و ارتعاشات حوزه توربوماشین را توسعه داده و با همکاری یک شرکت دانشبنیان، به صنایع بزرگ کشور ارائه دهد.
به دلیل ساختار پیچیده توربوماشینها که شامل ردیفهایی از پرههای استاتور و روتور میباشند، پدیدههای مخربی مانند شوک، جدایش جریان و توربولانس در توربوماشینها اتفاق میافتند. با توجه به این که در توربوماشینها فاصله بین پرهها کم است، نیروهای آیرودینامیکی پرهها بر هم موثر بوده و باعث ایجاد ارتعاشات نامنظمی میشوند. به طور کلی آیروالاستیسیته تقابل بین نیروهای اینرسی، آیرودینامیک و نیروهای الاستیک میباشد. اثرات متقابل این نیروها تاثیر بهسزایی بر طراحی دارند. پدیدههای آیروالاستیسیته در توربوماشینها را میتوان با دو دید کلاسیک و جامع نگاه کرد. در دید کلاسیک روابط مربوط به تقابل سیال و سازه را به صورت مجزا از هم مورد بررسی قرار میدهند. در صورتی که امروزه در دیدی جامع تقابل سیال و سازه به صورت کوپل مورد بررسی قرار میگیرد.
هدف از این پژوهش، توسعه نرمافزاری جامع به منظور پیش بینی رفتار یک ردیف پره از منظر ارتعاشات و آیروالاستیسیته است. با توسعه این نرمافزار، اثر پارامترهایی مانند هندسه پره، شرایط مرزی و آیرودینامیک بر روی خواص دینامیکی و فلاتر پره بررسی و ارزیابی خواهد شد. پروژه مورد نظر در چهار فاز اصلی شامل، مدلسازی ارتعاشات و تحلیل سازه پره، آیرودینامیک حوزه توربوماشین، تحلیل فلاتر پره توربوماشین و توسعه نرمافزار پیادهسازی خواهد شد.
از آنجاییکه مساله ارتعاشات و فلاتر در توربوماشینها اهمیت ویژهای دارد، لذا یافتن راهکارهایی برای افزایش عمر کاری موتورها و افزایش راندمان ارتعاشی و آیرودینامیکی از مسائل مطرح برای طراحان توربوماشینها است. از طرفی روشهای مرسوم مورد استفاده برای تحلیل و بررسی فلاتر پره توربوماشینها بسیار زمانبر بوده و نیازمند صرف هزینه قابل توجهی است. از این رو استفاده از روشهای مناسب که منجر به حلی دقیق و سریع شود، بسیار ارزشمند خواهد بود.
هدف از این پژوهش، توسعه نرمافزاری به منظور پیشبینی رفتار ارتعاشات و آیروالاستیسیته یک ردیف پره است. به منظور مدلسازی جریان داخلی از تئوریهای آیرودینامیکی متناسب با توربوماشینها در جریانهای تراکمناپذیر (تئوری وایتهد) و تراکمپذیر (تئوری اسمیت) زیرصوت استفاده میشود. به طوری که در تئوریهای مورد نظر اثر متقابل نیروهای آیرودینامیکی یک ردیف کامل درنظر گرفته شده و فرض میشود که پرهها مسطح باشند. همچنین از اثرات غیرخطی صرفنظر میشود. لازم به ذکر است که تنها اثرات سازهای شرود در معادلات لحاظ خواهد شد.
در نهایت پس از حل معادله سازه و سیال مورد نظر به روش اجزاء محدود، میتوان اثر عواملی همچون ابعاد سازه پره، زاویه نصب، تابیدگی، شرود، ناهمسانی پرهها، ماخ و سرعت دوران آن را بر روی ارتعاشات و سرعت فلاتر را بررسی و ارزیابی کرد. لازم به ذکر است که صحتسنجی نتایج بدست آمده در هر مرحله از معادلات از جمله بخش سازه، ضرایب آیرودینامیکی و آیروالاستیک دو بعدی و سه بعدی با منابع معتبر موجود انجام خواهد شد.