Use of refined finite element models for solving the contact thermoalasticity problem of gas turbine rotors
Вантажиться...
Дата
2018
Автори
Kairov, Aleksey
Morgun, Sergey
Каіров, О. С.
Моргун, С. О.
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Розроблена уточнена математична модель роторів газотурбінних двигунів з використанням тривимірних скінченних елементів криволінійної форми. Всі розрахунки виконані для роторів, що дуже поширені в енергетичному машино- та суднобудуванні. Деталі такого типу мають конструктивну неоднорідність, яку навряд чи можна було б правильно пояснити, використовуючи добре відомі скінченні елементи та їхні функції форми. З іншого боку, математична модель повинна бути максимально простою з метою її широкого використання в процесі проектування ротора. Тому була розроблена нова уточнена скінченноелементна математична модель, що складається з тривимірних криволінійних скінченних елементів типу гексаедр. Вона використовувалась для розрахунку поля переміщень, викликаного комплексним впливом теплового потоку, і контактного навантаження в місцях з'єднання елементів ротора. Такий підхід дає можливість описати весь ротор як суперпозицію розроблених криволінійних моделей скінченних елементів і зробити процес розрахунку більш правильним і компактним. Для вирішення поставленого завдання була складена система матричних рівнянь. Вона грунтується на використанні залежностей енергетичного балансу під час механічної контактної взаємодії елементів ротора, а також теплового балансу у разі впливу нестаціонарного теплового потоку. Під час створення чисельного алгоритму розв’язання поставленої задачі використовувалося пряме розкладання Холецького. Для додання розв’язку більшої компактності застосовувалася схема Шермана. Всі розрахунки полів переміщень і температур проведені для двох широко поширених типів з'єднань, які використовуються для створення таких роторів, а саме: з'єднань з зазором та натягом.
Опис
Kairov, A. Use of refined finite element models for solving the contact thermoalasticity problem of gas turbine rotors = Використання уточнених скінченноелементних моделей для розв’язання задачі термопружності роторів турбомашин / A. Kairov, S. Morgun // Journ. of Mechanical Engineering. – 2018. – Vol. 21, № 3. – P. 53–58.
Ключові слова
three-dimensional finite elements, gas turbine rotors, displacement and temperature fields, contact thermoelasticity problem, clearance, interference, тривимірні скінченні елементи, ротори газових турбін, поля переміщень і температур, задача контактної термопружності, зазор, натяг