Kompleks transfer matris yöntemi ile değişken kesitli bir rotorun titreşim karakteristiğinin analizi ve farklı yöntemlerin karşılaştırılması

Abstract

Günümüzde havacılık endüstrisinde sivil ve askeri olmak üzere birçok alanda gaz türbin motorları tercih edilmektedir. Gaz türbininin yüksek devirlerde çalışmasından ötürü birtakım titreşim problemleri ortaya çıkmaktadır. Bunların en önemlileri merkezkaç kuvvetin sebep olduğu dengesizlik yükü, esnek kiriş yapısından dolayı şaftın aldığı modal şekiller ve kritik hız değerleridir. Bu problemleri tasarım sürecinde ve sonrasında çözebilmek için gaz türbinlerinde modal analiz oldukça önem arz etmektedir. Bu çalışmada, iki diskli değişken kesitli bir gaz türbini rotor-yatak sisteminin yataklardaki tepkilerin her iki eksende ölçebilmesi adına kompleks transfer matris metodu (CTMM) kullanılarak matematiksel modeli oluşturulmuş ve klasik metotlarla karşılaştırılmıştır. CTMM ile oluşturulan modelin çözümünü elde etmek için Newton Raphson metodu kullanılmıştır. Bulunan kritik hız değerleri sonlu elemanlar metoduyla karşılaştırılmış ve bulunan değerlerin analitik metotla maksimum %2,97 hata ile örtüştüğü görülmüştür. Bu analiz sonucu TMM metodunun sonlu elemanlar metoduna göre bu model için 4,75 kat daha hızlı çözümler sunduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak bu çalışmada CTMM’nin daha hızlı çözüm gerçekleştirmesi sayesinde diğer yöntemlere göre rotor tasarımında uygulanmasının daha avantajlı olacağı gösterilmiştir.