회전하는 테이퍼 단면 다중 패킷 블레이드 시스템의 진동해석

Abstract

본 연구에서는 테이퍼 단면을 갖는 다중 패킷 블레이드 시스템의 진동해석을 위한 모델링 방법을 제시하였다. 디스크와 쉬라우드의 강성으로 인한 블레이드 간의 연성효과를 고려한 운동방정식으로부터 다중 패킷 블레이드 시스템의 진동특성을 살펴보았으며 상용 코드인 ANSYS와의 비교로 그 정확성을 검증하였다. 테이퍼 단면을 갖는 블레이드의 질량행렬과 강성행렬은 badly conditioned matrices로서 일반적인 Gaussian elimination을 이용한 RS(Real symmetric) sub-routine을 사용할 경우 Round-off error가 발생하므로, 본 연구에서는 이 같은 현상을 방지할 수 있는 보다 안정적인 수치해석 기법인 RSG sub-routine을 사용하였다. 운동방정식을 유도함에 있어서 Rayleigh-Ritz method와 복합변형변수를 이용하였으며 시스템의 일반적인 진동특성을 살피기 위해 무차원 운동방정식의 형태로 전환하였다. 본 연구의 목적은 축반경비, 디스크와 쉬라우드 스프링의 위치 등의 무차원 변수와 패킷 수의 변화가 시스템의 고유진동특성에 미치는 영향을 파악하는 데 있다.; A modeling method for the vibration analysis of a multi-packet blade system having tapered cross section undergoing rotational motion is presented in this paper. Blades are idealized as tapered cantilever beams that are fixed to a rotating disc. The stiffness coupling effects between blades due to the flexibilities of the disc and the shroud are modeled with discrete springs. Hybrid deformation variables are employed to derive the equations of motion. To obtain more general information, the equations of motion are transformed into dimensionless forms in which dimensionless parameters are identified. The effects of the dimensionless parameters including tapered ratio and the number of packets as well as blades on the modal characteristics of the system are investigated with some numerical examples.