شماره ركورد
34070
پديد آورنده
محمدرضا تقيان قوام آبادي
عنوان
بازطراحي اتلافگر فيلم فشرده ياتاقان توپي شافت كم فشار موتور توربوفن FJ44
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/30
استاد راهنما
دكتر مجيد رجبي
استاد مشاور
/
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
دمپرهاي فيلم فشرده (SFDs) نقشي حياتي در كنترل ارتعاشات و تضمين پايداري ديناميكي توربوماشينهاي مدرن، بهويژه در موتورهاي توربوفن با روتورهاي انعطافپذير و سرعت بالا، ايفا ميكنند. اين پژوهش بر مسئلهي پيچيدهي «طراحي معكوس» متمركز است: بازطراحي اتلافگر فيلم فشرده براي ياتاقان جلويي شافت كمفشار موتور توربوفن FJ44 با هدف دستيابي به يك ضريب ميرايي مطلوب و از پيش تعيينشده از طريق يافتن پيكربندي هندسي بهينه. براي حل اين مسئله، يك روششناسي تركيبي نوآورانه توسعه داده شد كه قدرت مدلسازي تحليلي را با دقت شبيهسازي عددي به روش المان محدود (FEM) يكپارچه ميسازد. در فاز نخست، با استفاده از مباني نظري ديناميك سيالات و معيارهاي عملكردي صنعتي، يك چارچوب تحليلي براي محدودسازي هدفمند فضاي بيكران طراحي به يك دامنهي امكانپذير و معتبر ايجاد گرديد. سپس، در فاز دوم، يك مدل المان محدود با دقت بالا در نرمافزار COMSOL توسعه يافته و فرآيند بهينهسازي پارامتري بهطور هدفمند در اين فضاي طراحي محدود شده اجرا شد تا پارامترهاي هندسي بهينه استخراج شوند. نتايج بهينهسازي منجر به دستيابي به يك پيكربندي هندسي نهايي شد كه ضريب ميرايي هدف (150 N.s/m) را با دقت بسيار بالا (149.99 N.s/m) تأمين كرده و همزمان تمامي قيود عملكردي، از جمله ضريب انتقال نيرو و ضريب تمركز فشار را ارضا ميكند. علاوه بر اين، پژوهش با انجام تحليل جامع «كميسازي عدم قطعيت» (UQ)، استواري و قابليت اطمينان طرح نهايي را ارزيابي كرد. تحليل حساسيت نشان داد كه لقي شعاعي و عرض شيار مركزي تأثيرگذارترين پارامترها بر عملكرد دمپر هستند، و تحليل انتشار عدم قطعيت، استواري بالاي طراحي را در برابر تلرانسهاي ساخت تأييد نمود. اين پاياننامه در نهايت يك گردش كار مهندسي ساختاريافته و كارآمد براي حل مسائل طراحي معكوس در اجزاي پيچيدهي توربوماشينها ارائه ميدهد و فراتر از يك نقطهي طراحي قطعي، يك راهكار مهندسي استوار و قابل اطمينان را با در نظر گرفتن عدم قطعيتهاي دنياي واقعي معرفي ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/28
عنوان به انگليسي
Redesign of the Squeeze Film Damper for the Low-Pressure Shaft Ball Bearing of the FJ44 Turbofan Engine
تاريخ بهره برداري
10/22/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدرضا تقيان قوام ابادي
چكيده به لاتين
Squeeze Film Dampers (SFDs) play a vital role in vibration control and ensuring the dynamic stability of modern turbomachinery, particularly in turbofan engines featuring flexible and high-speed rotors. This research focuses on the complex issue of "reverse design": redesigning the squeeze film damper for the front bearing of the low-pressure shaft of the FJ44 turbofan engine, with the aim of achieving a desired and predetermined damping coefficient by identifying the optimal geometric configuration. To address this problem, an innovative hybrid methodology was developed that integrates the power of analytical modeling with the precision of numerical simulation via the Finite Element Method (FEM). In the first phase, utilizing the theoretical foundations of fluid dynamics and industrial performance criteria, an analytical framework was established to purposefully constrain the infinite design space into a feasible and valid domain. Subsequently, in the second phase, a high-fidelity finite element model was developed using COMSOL software, and a parametric optimization process was systematically executed within this constrained design space to extract the optimal geometric parameters. The optimization results led to a final geometric configuration that achieved the target damping coefficient (150 N.s/m) with extremely high precision (149.99 N.s/m), while simultaneously satisfying all functional constraints, including force transmissibility and pressure concentration coefficients. Furthermore, the study evaluated the robustness and reliability of the final design by conducting a comprehensive Uncertainty Quantification (UQ) analysis. Sensitivity analysis revealed that radial clearance and central groove width are the most influential parameters on damper performance, and uncertainty propagation analysis confirmed the high robustness of the design against manufacturing tolerances. Ultimately, this thesis presents a structured and efficient engineering workflow for solving reverse design problems in complex turbomachinery components and introduces a robust and reliable engineering solution—beyond a deterministic design point—by accounting for real-world uncertainties.
كليدواژه هاي فارسي
دمپر فيلم فشرده , طراحي معكوس , بهينهسازي , موتور توربوفن , كميسازي عدم قطعيت
كليدواژه هاي لاتين
Squeeze Film Damper , Reverse Design , Optimization , Turbofan Engine , Uncertainty Quantification
Author
Mohammadreza Taghian Ghavam Abadi
SuperVisor
Dr. Majid Rajabi