Напряженно-деформированное состояние конструктивно неоднородных лопаток турбомашин при их вибрациях

Abstract

UK: Дисертація присвячена визначенню параметрів напружено-деформованого стану конструктивно неоднорідних робочих лопаток турбомашин при їх вібраціях з використанням методу скінчених елементів. Розвинуті і теоретично обґрунтовані ефективні чисельні методи для розв’язання розглянутих в дисертації задач. Досліджено вплив геометричних характеристик лопаток, фізико-механічних властивостей матеріалу, температури газового потоку на частоти та форми коливань і напружено-деформований стан робочих лопаток турбомашин. Достовірність та адекватність розроблених математичних моделей підтверджена співставленням результатів з даними, отриманими з використанням пакету програм ANSYS та експериментально.

EN: The thesis is devoted to the non homogeneous cooled single turbine blades and strain-deformed state parameters under vibration load by means of finite elements method usage. The effective numerical methods for the foregoing problems solution are also developed and theoretically approved. The turbine blades geometrical characteristics, their material physical and mechanical state and the gas flow temperature influence on their oscillation forms and frequencies, and strain-deformed state has been researched. The results of the research have been adopted by the obtained results comparison with the ANSYS program package’s solutions and experimental data.

RU: Диссертация посвящена определению параметров напряженно-деформированого состояния конструктивно неоднородных лопаток турбомашин при их вибрациях с использованием метода конечных элементов. Приведена постановка и обоснование задач динамического поведения рабочих лопаток турбомашин. Развиты и теоретически обоснованы эффективные численные методы для решения рассмотреных в дисертации задач. Построены уточненные математические модели свободных и вынужденных колебаний, а также напряженно-деформированного состояния, позволяющие адекватно описывать динамическое поведение конструктивно неоднородных рабочих лопаток. Уравнения движения лопаток получены с использованием вариационного принципа Лагранжа II рода. Выполнен анализ сходимости полученных решений. Получены результаты количественного и качественного характера для лопаток с конструктивными неоднородностями, которые характеризуют особенности их поведения при вынужденных колебаниях, вызванных воздействием переменной газодинамической силы. Исследовано влияние геометрических характеристик лопаток, физико-механических свойств материала, температуры газового потока на частоты и формы колебаний и напряженно-деформированное состояние рабочих лопаток турбомашин. Достоверность и адекватность разработанных математических моделей подтверждена сопоставлением полученных результатов с данными, полученными с использованием пакета программ ANSYS и экспериментальным путем. Экспериментальные исследования частот и форм колебаний, как охлаждаемых, так и неохлаждаемых лопаток турбомашин проводились методом голографической интерферометрии. Параметры напряженно-деформированного состояния лопаток определялись на специальном вибровоздушном стенде с применением метода тензометрирования.