بهينه‌سازي سازه‌اي پره توربين گاز به منظور تنظيم فركانس طبيعي و كاهش احتمال فلاتر

تنظيم مقدار فركانس طبيعي پره‌هاي توربين گاز، يكي از فاكتورهاي اساسي در طراحي و توليد اين پره‌ها مي‌باشد. علاوه بر تمهيداتي كه براي دوري از وقوع تشديد در پره‌ها بايد انديشيده شود، مساله فلاتر نيز از دغدغه‌هاي اصلي طراح توربين است؛ اين ناپايداري مي‌تواند منجر به وقوع ارتعاشات بالا و شكست پره گردد. در يك رديف پره‌هاي متحرك توربين كه بر روي يك ديسك نصب مي‌شوند، اختلاف فركانس طبيعي بين پره‌هاي مختلف مي‌تواند احتمال وقوع فلاتر را كاهش دهد؛ به اين ترتيب يكي از روش‌هاي موثر در كاهش ريسك وقوع ناپايداري، ايجاد اختلاف عمدي بين فركانس طبيعي پره‌هاي مجاور است كه با روش‌هاي مختلف انجام مي‌گيرد؛ در اين مقاله روشي ارائه شده است كه با ايجاد تغييرات بهينه در طرح اصلي ايرفويل پره، دو طرح با بيشترين اختلاف فركانس به دست آيد كه همچنان در محدوده مجاز هندسه پره باشند. تابع هدف اين بهينه‌سازي از تركيب بيشينه‌سازي اختلاف فركانس طبيعي طرح جديد از هندسه اصلي پره و كمينه‌سازي معياري از اختلاف هندسه طرح‌هاي جديد از هندسه اوليه، به دست مي‌آيد؛ قيود بهينه‌سازي شامل محدود نگاه داشتن تغيير هندسه مقاطع طرح پره‌هاي جديد نسبت به طرح اصلي، در محدوده‌اي مشخص است. شيوه انجام بهينه‌سازي استفاده از روش سطح پاسخ به همراه تحليل اجزاي محدود است كه در آن استفاده از نرم‌افزار اجزاي محدود و روش‌هاي آماري و طراحي آزمون با شيوه‌هاي بهينه‌سازي رياضي همراه گرديده‌اند. در اين مقاله در حين ارائه روش كلي، يك هندسه خاص ايرفول پره، كه مبناي توليد بوده است، انتخاب شده و دو طرح بهينه برمبناي آن به دست آمده است؛ انتظار مي‌رود بين فركانس طبيعي مود اول ارتعاشي پره‌هايي كه با اين دو طرح ساخته مي‌شوند نزديك به 3/6% مقدار نامي اختلاف وجود داشته باشد؛ با رعايت تلرانس بسته‌تري در توليد، اين پره‌ها همچنان در محدوده تلرانسي طرح اوليه باقي خواهند ماند.