تحلیل دقیق ترموالاستیک و بهینه سازی سازه اسپول در موتورهای توربین گاز هوایی

سازه های دوار در صنایع مختلفی نظیر صنایع مکانیک، هوافضا، نیروگاه ها، هسته ای و کشتیرانی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.از مهمترین کاربردهای سازه های دوار در صنایع هوافضا، می توان به استفاده در انواع موتورهای هوایی از جمله موتورهای مینی توربوجت واجزای تشکیل دهنده آنها یعنی توربین ها و کمپرسورها اشاره کرد. یکی از این پر کاربردترین این سازه های دوار، که در این پژوهش مورد بررسیقرار خواهد گرفت، سازه اسپول مورد استفاده در یک کمپرسور موتور مینی توربوجت مفروض است که با توجه به هندسه آن، به منظور انجامتحلیل و طراحی اولیه به صورت یک پوسته استوانه دوار جدار ضخیم مدل سازی و بررسی خواهد شد. استوانه مورد بحث در موتور هواییمفروض تحت بارگذاری های مکانیکی و حرارتی قرار دارد. بارگذاری مکانیکی شامل اثر ناشی از دوران استوانه و بار گریز از مرکز ناشی ازدوران پره های قرارگرفته در سطح خارجی و همچنین بارگذاری محوری یکنواخت ناشی از گذر گازهای داغ است. همچنین بارگذاری حرارتیدر اثر تغییرات حرارتی موجود بین سطوح داخلی و خارجی بر استوانه اعمال شده است. همچنین شرایط مرزی استوانه به صورت یک سر گیرداردر نظر گرفته شده است. حل دقیق اسپول مفروض با استفاده از تئوری الاستیک صفحه ای موردبررسی قرارگرفته است. ابتدا معادلات تنشو جابجایی با استفاده از روابط کرنش صفحه ای تئوری الاستیک صفحه ای استخراج شده است. در ادامه با توجه به تأثیر قابل توجه وزن درطراحی سازه های هوایی و تلاش طراحان قطعات هوایی به جهت کاهش وزن نهایی سازه بدون افت کارکرد سازه از روش بهینه سازی شمارشیبه جهت بهینه سازی ابعادی سازه در راستای رسیدن به کمینه وزن ممکن طبق محدودیت ها و قیود طراحی موجود همراه با ضریب اطمینانقابل قبول استفاده شده است.

Keywords:

اسپول , تحلیل ترموالاستیک , تئوری الاستیک صفحه ای , بهینه سازی , ضریب اطمینان , سازه دوار