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PROGRAMMA DI RICERCA 2006

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Programmi di ricerca simili:
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Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
MISTUNING, SMORZATORI PER ATTRITO, TURBOMACCHINE, DINAMICA, CRITERI DI PROGETTO

Modelli e criteri di progetto nelle turbomacchine in presenza di mistuning indotto dagli smorzatori

Politecnico di Torino
Abstract
1 - I contatti per attrito sono largamente usati per ridurre le tensioni dinamiche nelle palette di turbina, riducendo le vibrazioni (forzate) delle stesse e aumentando la vita a fatica.

2 - Nei dischi palettati è sempre presente il mistuning, il quale produce ampiezze di vibrazione non uniformi per tutte le palette; il mistuning è dovuto a differenze anche lievi tra i parametri di parti cicliche della struttura (geometria, masse, vincoli, condizioni di contatto) aventi rilievo sul comportamento dinamico.

3 - Contrariamente al mistuning geometrico (geometria, masse), il mistuning indotto dai contatti è assai poco dominato; vari studi sullo smorzamento provocato dal materiale e dall'attrito hanno portato ad una migliore comprensione dell'argomento.

4 - Ciò è dovuto principalmente al fatto che il mistuning è stato studiato per sistemi lineari, mentre lo smorzamento dovuto ai contatti per attrito (come smorzatori per attrito, shroud, .) produce un comportamento fortemente non lineare. Attualmente gli studi dell'effetto del mistuning sulle risposte forzate di vibrazioni non-lineari di dischi palettati, usando modelli realistici della struttura, sono relativamente rari.

5 - Le distribuzioni delle ampiezze di vibrazione dipendono fortemente dalle variazioni di mistuning, anche nei piccoli range tipici delle tolleranze di lavorazione.

6 - Il principale obiettivo dello studio consiste nel >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Muzio Gola Politecnico di TORINO
Obiettivo del Programma di Ricerca
QUESTO PROGETTO SI PROPONE DI:

formulare e convalidare modelli e criteri di progetto per lo smorzamento e il mistuning di dischi palettati di turbine a gas.

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PERCHE'?:

1 - Il cedimento per risonanza delle pale ai modi più bassi, quali prima flessionale e torsionale, può portare alla rottura di un'intera pala e del suo attacco. Un cedimento del genere causa un grande sbilanciamento e gravi danni secondari. A modi più elevati, quali seconda torsionale e seconda e terza flessionale, solo la parte più esterna della pala può rompersi, causando leggero sbilanciamento
e danni secondari significativi.

2 - I problemi di vibrazioni forzate possono essere risolti con un progetto che miri a controllare frequenze pericolose, forzanti, smorzamento.

3- I contatti striscianti sono ampiamente usati per ridurre le tensioni dinamiche nelle pale di turbina, in modo da ridurre l'ampiezza di vibrazione (forzata) e aumentare la vita a fatica.

4 - Il 'quality factor' varia tra 3000-10000 per lo smorzamento strutturale, 50-140 per lo smorzamento alla radice delle pale (aumenta all'aumentare della forza centrifuga, diminuisce se a causa di spostamenti relativi si ha microslip).

5 - Ulteriore smorzamento può essere ottenuto progettando smorzatori pala/pala (shroud: Q.F. 180-250) o pala/smorzatori (smorzatori sottopala - underplatform dampers) >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
STATO DELL'ARTE E PROSPETTIVE

1 - Il Consiglio Europeo per la Ricerca Aeronautica (ACARE, 2002) identifica i campi di ricerca prioritari per l'industria aeronautica nel programma FP6 e, per i motori aeronautici, fissa alcuni obiettivi a lungo termine. Ciò include l'uso di profili alari innovativi, progettati per grande portanza, stadi di turbina con elevata coppia, oltre a tutti gli accorgimenti progettuali necessari per realizzare alti rapporti di bypass.

2 - Le turbine per motori aeronautici (ATEs) stanno beneficiando delle maggiori innovazioni, in particolare per i materiali e i processi termo-fluido-dinamici (nell'ultima decade la temperatura di ingresso in turbina è aumentata del 9%, il carico aerodinamico e la velocità delle palette rispettivamente del 35% e del 16%). Di conseguenza anche per le parti meccaniche richiedono nuove conoscenze, nuove soluzioni tecnologiche e criteri di progettazione sempre più avanzati. In breve:
- l'affidabilità e la sicurezza delle ATEs dipendono fortemente dai fenomeni di dinamica strutturale;
- la ricerca in questo campo è portata avanti ad altissimi livelli sia dalle industrie sia dalle università.

3 - Negli USA il consorzio GUIde, che riunisce Enti Governativi, Università e industrie, sta lavorando su progetti di ricerca congiunti nel campo della dinamica delle ATEs, i cui risultati saranno trasferiti alle industrie. Sono stati stanziati 7,8M$ per >>>