Gaz türbini motor prototipinde yer alan statik parçaların dinamik davranışının modellenmesi
Modeling of the dynamic behavior of static parts in the gas turbine engine prototype
Yazar: BURCU SARIGÜL GÜLLE
Danışman: PROF. DR. CAN ÇINAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering

Özet:
Gaz türbinlerinde motor dinamiği çalışmaları titreşimi ortadan kaldırma/azaltma metodolojileri üzerine yoğunlaşmaktadır. Gaz türbinindeki statik parçalar rulmanlarla rotora bağlandığı için statik parçalardaki titreşimler de rotorun titremesine neden olmaktadır. Motordaki titreşimi yönetebilmek için dönen ve sabit parçaların tasarımı, motorun çalışma koşullarındaki titreşim kaynağını önlemek veya azaltmak üzerine yapılmalıdır. Literatür çalışmalarında daha çok motorlardaki dönen parçaların titreşimi üzerine çalışmalar yer alsa da statik parçalar da motorun çalışmasını etkileyen önemli titreşim kaynaklarındandır. Bu çalışmada motordaki sabit parçaların titreşimi üzerinde durulmuştur. İlk olarak gaz türbinini yansıtacak şekilde ölçeği küçültülmüş bir test düzeneği tasarlanmıştır. Test düzeneği için tasarlanan şaftın çalışma şartlarında moda girecek şekilde statik parçalar tasarlanmıştır. Farklı statik parça tasarımından sonra son tasarımda statik parçalardaki doğal frekanslar şaftın ve sistemin çalışmasını etkileyecek şekilde kurgulanmıştır. HyperWorks programında test düzeneğinin modal analizi gerçekleştirilmiştir. Analiz modelini doğrulamak amacıyla belirlenen revizyon modelindeki statik parçalar üretilerek çekiç testi yapılmış doğal frekanslar modal analiz sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Parça-2 için yapılan değerlendirmede test ve analiz arasındaki doğal frekans farkı %16 olarak tespit edilmiştir. Daha sonra üretilen parçanın tasarımdan farklı olduğu tespit edilmiş ve tasarım güncellenmiştir. Güncellenen tasarımla test sonuçları karşılaştırıldığında doğal frekans farkının %10'dan düşük olduğu gözlemlenmiştir. Diğer üretilen parçaların modal sonuçları ve test sonuçları arasındaki doğal frekans farkı da %10'nun altında olduğu tespit edilmiştir. Yapılan çalışma sonucunda analiz modellerinin doğruluğu sağlanmıştır. Bu çalışmada statik parçaların da şaftı ve sistemin çalışmasını etkileyecek şekilde titreşim kaynağı olduğuna dikkat çekilmiştir.

Abstract:
Gas turbine engine dynamics studies in gas turbines focus on vibration elimination/reduction methodologies. Since the static parts in the gas turbine are connected to the rotor with bearings, the vibrations in the static parts also cause the rotor to vibrate. In order to manage vibration in the engine, the design of rotating and stationary parts must be done to prevent or reduce the source of vibration in engine operating conditions. Although there are studies on the vibration of rotating parts in engines in literature studies, static parts are also important sources of vibration that affect the operation of the engine. In this study, the vibration of fixed parts in the engine is emphasized. First, a downscaled test rig was designed to reflect the gas turbine. Static parts are designed to enter the mode under the working conditions of the shaft designed for the test rig. After designing different static parts, in the final design, the natural frequencies in the static parts were designed to affect the operation of the shaft and the system. Modal analysis of the test rig was carried out in the HyperWorks program. In order to verify the analysis model, static parts in the determined revision model were produced and the hammer test was performed and the natural frequencies were compared with the modal analysis results. In the evaluation made for part-2, the natural frequency difference between test and analysis was determined as 16%. Later, it was determined that the produced part was different from the design and the design was updated. When the test results were compared with the updated design, it was observed that the natural frequency difference was less than 10%. It has been determined that the natural frequency difference between the modal results of other manufactured parts and the test results is below 10%. As a result of the study, the accuracy of the analysis models was ensured. In this study, attention was drawn to the fact that static parts are also a source of vibration, affecting the shaft and the operation of the system.