28530

مدل‌سازي و تحليل ديناميكي روتور توربوشارژر با ياتاقان حلقه شناور

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا- سازه‌هاي هوايي

1398

1402/3/31

روح الله طالبي توتي

دانشكده مهندسي مكانيك

در پايان‌نامه‌ي حاضر، هدف بررسي اثرات ناپايداري ديناميكي بر روي ارتعاشات دوار يك روتور توربوشارژر است كه به كمك تحليل آن، بتوان عملكرد ديناميكي روتور را بهبود بخشيد. مدل درنظر گرفته شده، يك مدل سه‌بعدي از يك توربوشارژر با تمام جزئيات و تكيه‌گاه‌ها به‌صورت بيرينگ حلقه شناور است. مدل سه‌بعدي داراي 16 درجه آزادي شامل حركات عرضي(عمودي و جانبي) و دوراني در محل قرارگيري بيرينگ‌ها، چرخ توربين و چرخ كمپروسور به همراه چهار درجه آزادي مربوط به حركت رينگ شناور در بيرينگ‌ها است. علاوه بر مدل‌سازي سيستم ارتعاشي براي تحليل به كمك حل عددي در نرم‌افزار متلب، مدل سه‌بعدي روتور پس از ترسيم در نرم‌افزار كتيا و ساليدوورك، در نرم‌افزار اجزاء‌محدود كامسول شبيه‌سازي شده است. نتايج استخراج شده از حل عددي به روش رانگ-كوتا و نتايج شبيه‌سازي در نرم‌افزار اجزاءمحدود تحليل شده‌اند. نتايج در حوزه‌ي زمان براي مقادير مختلف ناميزاني، سرعت دوراني روتور و لقي شعاعي بيروني ياتاقان‌هاي حلقه شناور بررسي و ارائه شده است. همچنين اوربيت‌هاي حركتي، شكل مدهاي حركتي و نمودارهاي آبشاري و كمپبل نيز در نتايج ارائه شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه به‌طور كلي وجود حلقه‌ي شناور در بيرينگ‌ها ميزان كاهش ارتعاشات را افزايش مي‌دهد و دامنه‌ حركتي روتور را در يك اوربيت كوچكتري محدود مي‌كند تا از آسيب به ياتاقان‌ها جلو‌گيري شود.

1402/04/20

Modeling and dynamic analysis of turbocharger rotor with floating ring bearing

6/20/2024 12:00:00 AM

In this thesis, the aim is to investigate the effects of dynamic instability on the rotary vibrations of a turbocharger rotor, and with the help of its analysis, the dynamic performance of the rotor can be improved. The considered model is a 3D model of a turbocharger with all the details and supports in the form of floating ring bearings. The 3D model has 16 degrees of freedom including transverse (vertical and lateral) and rotational movements at the location of bearings, turbine wheel and compressor wheel along with four degrees of freedom related to the movement of the floating ring in the bearings. In addition to modeling the vibration system for analysis with the help of numerical solution in MATLAB software, the three-dimensional model of the rotor after drawing in Katia and Solidwork software is simulated in COMSOL finite element software. The results obtained from the numerical solution using the Rang-Kuta method have been compared with the simulation results in the finite element software. The results in the time domain for different values of misalignment, rotational speed of the rotor and outer clearance of floating ring bearings have been analyzed and presented. Also, motion orbits, the shape of motion modes, waterfall and Campbell diagrams are also presented in the results. he results show that, in general, the presence of a floating ring in the bearings increases the amount of vibration reduction and limits the movement range of the rotor in a smaller orbit to prevent damage to the bearings.

توربوشارژر خودرو , ديناميك روتور , ديناميك چند جسمي , بيرينگ حلقه شناور چرخان , سرعت بحراني

Automotive turbocharger , Rotor dynamics , multibody dynamics , Rotating floating ring bearing , Critical speed

Mahmood Sadeghzade

Dr.Roohollah Talebi