Расчет критических частот вращения ротора газотурбинного агрегата ГТТ-9

О проекте

  • Расчет критических частот вращения ротора газотурбинного агрегата ГТТ-9
  • Прочность

Расчет критических частот вращения ротора газотурбинного агрегата ГТТ-9

Целью работы было выполнение модального анализа вращающегося со скоростью 7500 об/мин ротора ГТТ-9 для определения его собственных частот. Ротор ГТТ-9 представлял из себя 2 вала, соединенных штифтами для передачи крутящего момента. На обоих валах присутствовали приливы, в которых оформлены лопаточные замки. На компрессорной части ротора имелось 9 лопаточных ступеней, на турбинной части – 3 ступени. Число лопаток в окружном направлении на компрессорной части – 35, на турбинной – 37.

Заказчиком была передана геометрическая CAD модель.

Рисунок 1. Эскиз ротора ГТТ-9
Рисунок 1. Эскиз ротора ГТТ-9

Построение конечно-элементной модели

Для проведения модального расчета исходная модель ротора была существенно видоизменена. Изменения коснулись удаления большого количества несущественных геометрических особенностей, таких как штифтовое соединение, многочисленные радиусы скругления и фаски.

Затем с целью сохранить массовые характеристики отдельных элементов неизменными (по сравнению с исходной геометрией) были скорректированы значения плотностей материалов.

Для построения полной модели предварительно были подготовлены модели:

  • условный «сектор» 1/35 барабанной (компрессорной) части;
  • условный «сектор» 1/37 роторной (турбинной) части.

На этих предварительных моделях производилось разбиение модели, с целью получить конечно-элементную сетку хорошего качества. После создания этих сеток производилось «размножение» полученных шаблонов для создания полной конечно-элементной модели.

Расчетная сетка содержала порядка 2.27 млн. узлов и 5.13 млн. конечных элементов.

Модальный анализ с учетом вращения ротора со скоростью 7500 об/мин проводился в программном комплексе ANSYS Mechanical, методом Reduced Damped, учитывающим демпфирование.

Рисунок 2. Расчетная схема
Рисунок 2. Расчетная схема

Результаты расчета

Рисунок 3. Собственная форма колебаний для собственной частоты f1=67.2 Гц
Рисунок 3. Собственная форма колебаний для собственной частоты f1=67.2 Гц
Рисунок 4. Собственная форма колебаний для собственной частоты 4351,5 Гц (лопаточная форма)
Рисунок 4. Собственная форма колебаний для собственной частоты 4351,5 Гц (лопаточная форма)

В ходе выполненной работы исходная геометрическая модель формата Parasolid была адаптирована под проведение моделирования методом конечных элементов и создана ее конечноэлементная модель.

Проведен модальный анализ и получен ряд низших собственных частот и собственных форм, а также ряд собственных частот и форм, соответствующих колебаниям лопаток.

Установлено, что низшие собственные частоты, вплоть до 16-ой частоты, являются стабильными. Для них были рассчитаны логарифмические декременты, действительная и мнимая части комплексных собственных частот.

Установлено, что собственные формы с 1 по 7 обусловлены податливостью ротора как целого (частоты f4 и f5 частично обусловлены податливостью лопаток).

Частотный диапазон w*(35…37) соответствует лопаточным собственным формам. Часть из них стабильные, часть нестабильные, однако все они лежат за рабочим частотным диапазоном ротора.

Есть подобная задача? Звони!

Позвоните нам

+7 (495) 644-06-08

Напишите нам

info@digitaltwin.ru

Часы работы

Пн-Пт 9:00 – 18:00

Другие проекты по теме

Отправить сообщение

    Свяжитесь с нами

    Позвоните нам

    +7 (495) 644-06-08

    Напишите нам

    info@digitaltwin.ru

    Часы работы

    Пн-Пт 9:00 – 18:00