Reduced-order modeling of bladed disk systems with shrouds by component mode synthesis
Bileşen biçim sentezi ile çıkıntı tip sönümleyicili kanatçıklı disk sistemlerinin indirgenmiş modellinin oluşturulması
- Tez No: 742342
- Danışmanlar: PROF. DR. ENDER CİĞEROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Çok sayıda serbestlik derecesinin getirdiği yüksek hesaplama maliyetleri, kanatçıklı disk sistemlerinin titreşim analizleri engel oluşturur. Buna ek olarak, kanatçık düzensizliğinden kaynaklı problemin defalarca çözülmesi ve çıkıntı tip sürtünme yüzeylerinde yer alan Serbestlik Derecelerinde (SB) yüksek doğrulukta yer değiştirme değerleri gerektiren doğrusal olmayan temas yüzeyleri, verimli bir indirgenmiş sonlu elemanlar modelini talep etmektedir . Sonuç olarak, hesaplama maliyetini en aza indirirken kabul edilebilir doğrulukta sonuçlar elde etmeyi amaçlayan araştırmacılar, farklı indirgeme teknikleri önermişlerdir. Bu bağlamda, ünlü böl ve yönet teorisini takip eden Bileşen Biçim Sentezi (BBS) yöntemlerinin çok etkili olduğu onaylanmıştır. Bu çalışmada, ilk olarak, BBS kurulmuş en ünlü indirgeme teknikleri, yani Rubin, Hurty/Craig-Bampton, İkili Craig-Bampton ve Karışık Arayüz yöntemleri, akademik bir kanatçıklı disk sisteminin hesaplama maliyetini azaltmak için uygulanmıştır. Rubin ve Hurty/Craig-Bampton yöntemleri için genelleştirilmiş bir durum olan ve yapılan karşılaştırma çalışmasından elde edilen bilgilerden yararlanılarak yeni bir indirgeme metodu önerilmiştir. Daha sonra önerilen yöntemin etkinliği, hem düzenli hem de düzensiz kanatçıklı disk sistemlerini içeren durum çalışmalarında literatürdeki rakipleriyle karşılaştırılmıştır. Önerilen yöntemin, düzenli kanatçıklı disk sistemi için dairesel simetri özelliği ve Rubin yöntemi ile uygun şekilde kullanıldığında nispeten düşük bir hesaplama maliyeti ile çok yüksek doğruluk sağladığı sonucuna varılmıştır. Düzensiz durum için, kanatçıksektörünün indirgenmesi düzenli duruma benzemektedir. Bu nedenle, düzensiz durum için özellikle disk yapısının indirgenmesine dikkat gösterilmiştir. Disk yapısı için üç farklı indirgeme yaklaşımı önerilmiştir. buna ek olarak, modelin boyutunu daha da azaltmak için bir arayüz indirgeme yöntemi uygulanmıştır. Son olarak, bütün bu yöntemlerin her biri disk sektörü üzerinde uygulanarak ve indirgenmiş kanatçık modeli ile birleştirililerek tüm kanatçıklı disk yapısının indirgenmiş bir modeli oluşturulmuştur.. İndirgenmış Sonlu Elemnlar Modelin (İSEM) performansı, farklı düzensizlik dağılımları için araştırılmıştır. Bu çalışmada önerilen indirgenme yönteminin mükemmel sonuçlar getirebileceği ve düzensiz kanatçıklı disk sistemlerinin analizi için hesaplama süresini ciddi ölçüde azaltabileceği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
High computation costs imposed by a large number of degrees of freedom hamper the vibration analysis for blade disk systems. Moreover, mistuning, which necessitates the solution of the problem numerous times, and contact surfaces which require displacement data on shroud Degrees of Freedom (DOFs) with high accuracy, highlight the demand for an efficient reduced-order model. Consequently, aiming at deriving results with acceptable accuracy while minimizing computational cost, researchers have proposed different reduction techniques. In this context, Component Mode Synthesis (CMS) methods that follow the famous divide and conquer theory are approved to be very effective. In this study, first, the most famous reduction techniques based on CMS, namely, Rubin, Hurty/Craig-Bampton, Dual Craig-Bampton, and Mixed interface methods, are implemented for reducing the computational cost of an academic bladed disk system with shrouds. A new reduction method is proposed by capitalizing on the information derived from the proceeding comparison study, which is a generalized case for Rubin and Hurty/Craig-Bampton methods. Subsequently, the efficiency of the proposed method is compared with its rivals available in the literature in both tuned and mistuned case studies. It is concluded that the proposed method can provide superior accuracy while maintaining a relatively low computational cost when appropriately used with the cyclic symmetry property and Rubin method for a tuned bladed disk system. For the mistuned case, the reduction of the blade sector is analogous to the tuned case. Therefore, special attention is paid to the disk assembly for the mistuned case. Three different reduction approaches are proposed for the disk segment. Moreover, an interface reduction method is implemented to reduce the size of the model further. Finally, each of these methods is implemented on the disk sector and coupled with the reduced blade segment to create a reduced-order model of the entire bladed disk assembly. The Reduced Order Model (ROM) performance is investigated for different mistuning patterns. It is concluded that the reduction measure proposed in this work can bring excellent results and drastically reduce the computational time for the analysis of mistuned bladed disk.
Benzer Tezler
- Development of experimental test setups for bladed disks and non-linear vibration
Kanatçıklı diskler için doğrusal olmayan titreşim deney test düzeneklerinin geliştirilmesi
EREN ÖNEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENDER CİĞEROĞLU
- Dynamic stability analysis of rotating pretwisted aerofoil cross section blade packets under in-plane periodic loading
Düzlem içi periyodik yüklemeye maruz ön burulmalı aerofoil kesitli dönen kanat gruplarının (paketlerin) dinamik kararlılık analizi
GÜRKAN ŞAKAR
Doktora
İngilizce
2005
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MUSTAFA SABUNCU
- Gaz türbin kanatçıklarındaki kısmi düzensizliğin cevap yüzeyi yöntemiyle istatistiksel analizi
Statistical analysis of partial mistuning approach of gas turbine engine bladed disk by using response surface method
ABDUS SAMET KIZILASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ GÜÇLÜ
- NiCoCrAlY+YSZ ile kaplanmış kanatçıklı diskin dinamik sonluelemanlar analizi ve toplu parametreli sistem ilemodellenmesi
Dynamic fem analysis and modeling of NiCoCrAlY+YSZ coated blisk with lumped parameter system
MUSTAFA YİĞİT OTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAHİT MERMERTAŞ