طراحی بهینة سازة بلیسک توربین در روتور یک موتور مینی‌توربوجت

نویسندگان

1 عضو هیات علمی / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 عضو هیات علمی / دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاداسلامی واحد اراک

3 عضو هیات علمی / دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته

4 دانشجوی دکتری / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

doi
چکیده

با توجه به موقعیت و شرایط کاری سخت دیسک توربین و کمپرسور به‌عنوان اجزای اصلی روتور در موتور توربین ‌گاز هوایی، طراحی این ادوات اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند. این دیسک‌ها از یک‌طرف تحت بار گریز از مرکز قرار دارند که با افزایش سرعت دوران روبه افزایش می‌نهند و از طرف دیگر تحت بار حرارتی قرار دارند که با افزایش گرادیان حرارتی، به‌ویژه در اجزای تحت دمای بالا در روتور افزایش می‌یابد. در این بین، لازم است تا وزن روتور جهت بهبود رفتار دینامیکی، کاهش بار یاتاقان‌ها و کاهش وزن کل موتور به‌عنوان یک بخش اصلی وسیلة پرنده کمینه گردد. سرعت دورانی، عملکرد در دمای بسیار بالا، گرادیان حرارتی شدید و نیاز به کاهش وزن، شرایط و الزاماتی برای روتور موتورهای توربینی هوایی است که طراحی آن را با مشکل مواجه می‌سازد. تحلیل استحکامی پیش‌نیاز تحلیل عمر در یک روتور است؛ زیرا ابتدا باید مقاومت قطعه در برابر بارگذاری استاتیکی قبل از بارگذاری سیکلی محقق شود. هدف این مقاله، طراحی بهینة وزنی سازة ‌دیسک پره‌دار یکپارچه (بلیسک) توربین در روتور یک موتور مینی‌توربوجت است. برای این منظور، مشخصات طراحی ائروترمودینامیکی از جمله هندسه، تعداد و موقعیت قرارگیری پره‌ها، توزیع بارهای ائرودینامیکی، توزیع حرارت و فشار روی روتور و سرعت دورانی به‌عنوان ورودی مسئلة طراحی بهینة بلیسک تحت قیود استحکامی و هندسی در نظر گرفته شده‌اند. در ادامه، برنامه‌های مربوط به طراحی و تحلیل بلیسک با استفاده از روش‌های عددی تدوین و نتایج خروجی با مقایسه با موارد بیان‌شده در مقالات معتبر اعتبارسنجی شده و در پایان سازة بلیسک توربین یک موتور مینی‌توربوجت خاص طراحی بهینه شده است.