بهینه سازی سازه ای پره توربین گاز به منظور تنظیم فرکانس طبیعی و کاهش احتمال فلاتر

تنظیم مقدار فرکانس طبیعی پره های توربین گاز، یکی از فاکتورهای اساسی در طراحی و تولید این پره ها می باشد. علاوه بر تمهیداتی که برای دوری از وقوع تشدید در پره ها باید اندیشیده شود، مسیله فلاتر نیز از دغدغه های اصلی طراح توربین است؛ این ناپایداری می تواند منجر به وقوع ارتعاشات بالا و شکست پره گردد. در یک ردیف پره های متحرک توربین که بر روی یک دیسک نصب می شوند، اختلاف فرکانس طبیعی بین پره های مختلف می تواند احتمال وقوع فلاتر را کاهش دهد؛ به این ترتیب یکی از روش های موثر در کاهش ریسک وقوع ناپایداری، ایجاد اختلاف عمدی بین فرکانس طبیعی پره های مجاور است که با روش های مختلف انجام می گیرد؛ در این مقاله روشی ارایه شده است که با ایجاد تغییرات بهینه در طرح اصلی ایزفویل پره، دو طرح با بیشترین اختلاف فرکانس به دست آید که همچنان در محدوده مجاز هندسه پره باشند. تابع هدف این بهینه سازی از ترکیب بیشینه سازی اختلاف فرکانس طبیعی طرح جدید از هندسه اصلی پره و کمینه سازی معیاری از اختلاف هندسه طرح های جدید از هندسه اولیه، به دست می آید؛ قیود بهینه سازی شامل محدود نگاه داشتن تغییر هندسه مقاطع طرح پره های جدید نسبت به طرح اصلی، در محدوده ای مشخص است. شیوه انجام بهینه سازی استفاده از روش سطح پاسخ به همراه تحلیل اجزای محدود است که در آن استفاده از نرم افزار اجزای محدود و روش های آماری و طراحی آزمون با شیوه های بهینه سازی ریاضی همراه گردیده اند. در این مقاله در حین ارایه روش کلی، یک هندسه خاص ایزفول پره، که مبنای تولید بوده است، انتخاب شده و دو طرح بهینه بر مبنای آن به دست آمده است؛ انتظار می رود بین فرکانس طبیعی مود اول ارتعاشی پره هایی که با این دو طرح ساخته می شوند نزدیک به 3/6% مقدار نامی اختلاف وجود داشته باشد؛ با رعایت تلرانس بسته تری در تولید، این پره ها همچنان در محدوده تلرانسی طرح اولیه باقی خواهند ماند.