Дослідження статичного напружено-деформованого стану коліс турбокомпресорів із урахуванням розладу при дії відцентрових сил. Ознайомлення з газодинамічними розрахунками тривимірної стаціонарної течії газу у міжлопаточному каналі колеса компресора.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ”ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ” Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана в Національному технічному університеті ”Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, м. Науковий керівник:доктор технічних наук, професор Жовдак Валерій Олексійович, Національний технічний університет ”Харківський політехнічний інститут”, м. Ткачук Микола Анатолійович, Національний технічний університет ”Харківський політехнічний інститут”, м. Захист відбудеться “18” червня 2003 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.10 у Національному технічному університеті ”Харківський політехнічний інститут” за адресою: 61002 м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного університету ”Харківський політехнічний інститут”.Значний вплив на формування спектрів власних частот і резонансних режимів здійснюють малі випадкові відхилення коліс від циклічної симетрії (розлад коліс) та випадковий характер газодинамічного навантаження на лопатки. Аналіз стану проблеми вказує на відсутність методик прогнозування надійності робочих коліс з урахуванням зазначених випадкових факторів, тому розробка підходів та методик прогнозування надійності та ресурсу робочих коліс турбокомпресорів з урахуванням випадковості розладу та навантаження є актуальною проблемою. Поставлена мета визначає ряд основних задач: - провести аналіз експериментальних даних про джерела відхилень робочих коліс від циклічної симетрії, про характер та величину окружної та часової нерівномірності тиску газу на вході в колесо з виявленням випадкових складових навантаження; розробити на основі методу скінчених елементів (МСЕ) математичні моделі робочих коліс із урахуванням їх циклічної симетрії і можливих випадкових відхилень від симетрії; розробити методику розрахунку основних показників надійності робочих коліс з розладом при випадковому навантаженні та провести чисельні дослідження впливу розладу на надійність робочих коліс.Приведено короткий огляд найбільш характерних особливостей поводження циклічно симетричних систем із розладом при власних і вимушених коливаннях, які було виявлено раніше при дослідженні спрощених і складних СЕ-моделей робочих коліс турбокомпресорів. Показано різний ступінь розшарування власних частот і спотворення власних форм коліс закритого і відкритого типу, що зумовлено різною щільністю спектрів власних частот коліс. У колесах ВК, в яких спектр власних частот є розрідженим, чутливість власних форм до розладу менш значна, ніж для коліс ТКР, спектр яких є щільним і форми помітно спотворюються при внесенні малого розладу. Джерелом вібраційних збурювань при обертанні колеса є змінні аеродинамічні сили, що діють на лопатки і породжуються окружною нерівномірністю параметрів газу (тиску, температури, швидкості) перед колесом. Поле тисків на-у лопатку колеса має вигляд: , ; ,(1) де - стаціонарне просторове поле тисків; - вектор координат точки лопатки колеса; - кількість лопаток.На основі розроблених підходів проаналізовано вплив випадкового навантаження і розладу на динамічні процеси і процеси нагромадження ушкоджень від втоми. Незважаючи на широке поширення робочих коліс відцентрового типу в машинобудуванні, аналіз літературних даних показав відсутність методик, що дозволяють врахувати вплив випадковості навантаження і розладу на коливання та надійність робочих коліс. Для вирішення задачі використовувався найбільш ефективний та універсальний метод скінчених елементів, який, у сполученні з методами статистичного моделювання і спектральних представлень, дозволив для систем великої розмірності вирішити задачі газодинаміки, теорії коливань і надійності з урахуванням складної геометрії робочих коліс та випадкового просторового характеру навантаження. При прогнозуванні надійності використовувалися методи теорії випадкових функцій і теорії надійності, що дозволяють на основі єдиного методологічного підходу вирішувати задачі коливань і надійності з урахуванням ефектів, які досліджуються. Проведено аналіз експериментальних даних і джерел можливих відхилень робочих коліс від циклічної симетрії, а також розробка просторових СЕ-моделей коліс дозволили більш адекватно описати статичне і динамічне поводження систем з розладом.