Turbofan motorları fan kanatçıklarının titreşimlerinin azaltılması
The reduction of vibrations in turbofan engine fan blades
- Tez No: 992613
- Danışmanlar: PROF. DR. RAHMİ GÜÇLÜ, DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ TATAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Modern turbofan motorlarında kullanılan kompozit fan kanatları, yüksek aerodinamik verimlilik ve düşük ağırlık avantajı sağlamakla birlikte düşük yapısal sönümleri nedeniyle titreşim ve rezonans kaynaklı yapısal problemlere karşı hassastır. Bu doğrultuda fan kanatlarında titreşimin azaltılması; yorulma ömrünün artırılması, yapısal dayanıklılığın korunması ve motor güvenilirliğinin sağlanması açısından kritik bir gereklilik olarak öne çıkmaktadır. Pasif titreşim kontrol yöntemleri arasında yer alan viskoelastik yama uygulamaları, yapıya minimum ek kütle getirmesi ve geniş frekans aralığında sönüm artırabilmesi nedeniyle son yıllarda önemli bir araştırma konusu hâline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, kompozit fan kanatlarında viskoelastik yamaların modal davranış ve dinamik tepki üzerindeki etkileri kapsamlı biçimde incelenmiştir. Çalışma kapsamında ilk olarak fan kanadının doğal frekansları, mod şekilleri ve gerinim dağılımları incelenmiş, bu modal bilgiler doğrultusunda yama yerleşimi için üç geometrik bölge (kök, orta ve uç) ile üç farklı gerinim alanı belirlenmiştir. Belirlenen her bölgeye viskoelastik yamalar uygulanmış ve sistemin titreşim karakteristiklerindeki değişim frekans tepki fonksiyonları (FTF) üzerinden değerlendirilmiştir. Her bir konfigürasyon için modal sönüm oranları karşılaştırılmış; geometrik konum temelli yama yerleşimi ile gerinim alanı temelli yerleşim stratejilerinin dinamik performans üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Bu doğrultuda, viskoelastik yamaların fan kanadı üzerindeki farklı bölgelere uygulanmasının modal sönümleme kapasitesi, rezonans davranışını değiştirme potansiyeli ve titreşim kontrolü açısından sağladığı etkiler bütüncül bir değerlendirme çerçevesinde ele alınmıştır. Çalışmanın genel kapsamında yama konumunun modal enerji dağılımı ile ilişkisi, farklı gerinim bölgelerinde elde edilen sönüm karakteristikleri ve FTF tabanlı titreşim yanıtındaki değişimler araştırılmıştır. Böylece kompozit fan kanatlarında pasif titreşim kontrolü amacıyla viskoelastik yama uygulamalarının etkinliği hem konumsal hem de mod şekli temelli yaklaşımlar üzerinden kapsamlı bir şekilde incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Composite fan blades used in modern turbofan engines provide significant advantages in terms of aerodynamic efficiency and low structural weight; however, their inherently low material damping makes them susceptible to vibration-induced and resonance-related structural problems. Therefore, reducing vibrations in fan blades is a critical requirement for increasing fatigue life, ensuring structural durability, and maintaining engine reliability. Among passive vibration control strategies, viscoelastic patch applications have become a prominent research topic in recent years due to their ability to enhance damping over a wide frequency range while introducing minimal additional mass to the structure. In this thesis, the effects of viscoelastic patches on the modal behavior and dynamic response of composite fan blades are investigated comprehensively. Within the scope of this study, the natural frequencies, mode shapes, and strain distributions of the fan blade were first examined, and based on these modal characteristics, three geometric regions (hub, mid, and tip) and three distinct strain zones were identified for the patch placement. Viscoelastic patches were applied to each of these regions, and changes in the vibration characteristics of the system were evaluated through frequency response function measurements. For each configuration, modal damping ratios were compared, and the effects of geometric-location-based and strain-distribution-based patch placement strategies on dynamic performance were analyzed. Accordingly, the modal damping capacity of viscoelastic patches, their potential xvii to alter resonance behavior, and their overall contribution to vibration control were evaluated in a holistic manner. The general scope of the study includes investigating the relationship between the patch location and modal energy distribution, examining the damping characteristics obtained in different strain zones, and assessing the changes in FRF-based vibration response. In this way, the effectiveness of viscoelastic patch applications for passive vibration control in composite fan blades has been comprehensively investigated through both positional and mode-shape-based approaches.
Benzer Tezler
- Bir turbofan motor fanının yapısal davranışının incelenmesi ve optimizasyonu
Structural behavior and optimization of a turbofan engine fan
TAHİR SOYUGÜZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Düz labı̇rent keçelerde oyuk oluşumunun sızdırmazlık performansına etkisi
Sealing performance effect of rub groove for straight through labyrinth seals
UĞURCAN YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR KIRKKÖPRÜ
- Statör kanatçıklarına açılan kanallardan tahliye olan havanın kanatçığın firar kenarı yüzeyine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of the air, which is released from the holes drilled on stator vanes, on the vane trailing edge surface
TEVFİK CANER ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- A study for the effects of turbine blade out on structural integrity of TJ90 turbojet engine
TJ90 turbojet motorunda türbin kanatçık kaybının motor yapısal bütünlüğüne etkisi
YÜCEL BEKİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Farklı irtifa seviyeleri için temel turbofan motor parametrelerinin matematiksel incelenmesi
Mathematical analysis of basic turbofan engine parameters for different altitude levels
FARID HASANZADE
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriEskişehir Teknik ÜniversitesiUçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKAY ORHAN
DOÇ. DR. ÖNDER ALTUNTAŞ