Un enfoque eficiente para predecir la respuesta resonante con la utilización del método de transformación temporal y el método de respuesta forzada armónica
Autores: Zhang, Xiaojie; Wang, Yanrong; Jiang, Xianghua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un enfoque eficiente para predecir la respuesta resonante con la utilización del método de transformación temporal y el método de respuesta forzada armónica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Respuesta resonante
Palas de turbomaquinaria
Fatiga de alto ciclo
Evaluación de peligrosidad
Excitación aerodinámica
Amortiguamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La respuesta resonante de las palas de turbomáquinas puede llevar a fatiga de alta ciclo (HCF) si las amplitudes de vibración son significativas. Por lo tanto, la evaluación del peligro de la resonancia es importante. Esto requiere predicciones precisas de la excitación aerodinámica, el amortiguamiento y la respuesta, lo que consumirá enormes costos computacionales. El aspecto novedoso de este estudio es el desarrollo de un enfoque eficiente, que incorpora el método de transformación temporal (TT) para predecir las excitaciones aerodinámicas y el método de respuesta forzada armónica para obtener los niveles de respuesta. La eficiencia y precisión de este método se evaluaron comparándolo con métodos tradicionales para el cruce de resonancia excitado por el despertar aguas arriba en un compresor multietapa de 1.5. Para la excitación aerodinámica, se observaron discrepancias de +/-2% en la presión media y +/-25% en la presión armónica en la mayoría de las áreas, excepto en la raíz de la pala, pero el tiempo de cálculo requerido por el método TT fue solo del 5% del que requería el método de marcha temporal. Además, se compararon los niveles de respuesta con las mismas fuerzas aerodinámicas entre los métodos de respuesta forzada armónica y dinámica transitoria. Se observaron pequeñas diferencias en las variables de desplazamiento y tensión; la desviación relativa fue menor al 2% con solo un 1% del tiempo de computación en comparación con el método transitorio, lo que indica la alta precisión y eficiencia del enfoque eficiente.
Descripción
La respuesta resonante de las palas de turbomáquinas puede llevar a fatiga de alta ciclo (HCF) si las amplitudes de vibración son significativas. Por lo tanto, la evaluación del peligro de la resonancia es importante. Esto requiere predicciones precisas de la excitación aerodinámica, el amortiguamiento y la respuesta, lo que consumirá enormes costos computacionales. El aspecto novedoso de este estudio es el desarrollo de un enfoque eficiente, que incorpora el método de transformación temporal (TT) para predecir las excitaciones aerodinámicas y el método de respuesta forzada armónica para obtener los niveles de respuesta. La eficiencia y precisión de este método se evaluaron comparándolo con métodos tradicionales para el cruce de resonancia excitado por el despertar aguas arriba en un compresor multietapa de 1.5. Para la excitación aerodinámica, se observaron discrepancias de +/-2% en la presión media y +/-25% en la presión armónica en la mayoría de las áreas, excepto en la raíz de la pala, pero el tiempo de cálculo requerido por el método TT fue solo del 5% del que requería el método de marcha temporal. Además, se compararon los niveles de respuesta con las mismas fuerzas aerodinámicas entre los métodos de respuesta forzada armónica y dinámica transitoria. Se observaron pequeñas diferencias en las variables de desplazamiento y tensión; la desviación relativa fue menor al 2% con solo un 1% del tiempo de computación en comparación con el método transitorio, lo que indica la alta precisión y eficiencia del enfoque eficiente.