Tesis doctoral de Alexandre Presas Batlló
El análisis del comportamiento dinámico de componentes rotativos en turbomáquinas es de gran interés para evitar daños o problemas de fatiga en estas partes. Para determinar el comportamiento dinámico de una parte de una estructura es necesario llevar a cabo un análisis de la vibración libre de esta parte y un estudio de la característica de excitación. El análisis de las vibraciones libres (análisis modal) determina las frecuencias y modos propios de la estructura. Con el análisis de la excitación se obtiene el contenido frecuencial y el modo de la excitación. los rodetes hidráulicos son estructuras muy complejas que se encuentran sumergidas y confinadas dentro de una carcasa. Particularmente los rodetes de máquinas turbina-bomba se comportan como estructuras en forma de disco en sus primeros modos de vibración y están excitados con la conocida interacción rotor-estator (rsi) cuando están en funcionamiento. Para estudiar el efecto de la rotación, el confinamiento y la excitación en el comportamiento dinámico de la estructura de una manera sistemática y clara, se necesita un modelo simplificado. Por ello, en esta tesis el comportamiento dinámico de un disco giratorio sumergido en agua y confinado dentro de una carcasa se ha analizado analíticamente, experimentalmente y contrastado con simulación. en primer lugar, se presenta un modelo analítico para el análisis del comportamiento dinámico. Las frecuencias y modos propios de un disco giratorio considerando el flujo que lo rodea se determinan analíticamente con un modelo simplificado. También se analiza la respuesta del disco con diferentes patrones de excitación que simulan la excitación rsi. Finalmente se discute la transmisión del sistema rotativo al sistema estacionario. para el análisis experimental se ha desarrollado un banco de pruebas que consiste de un disco giratorio sumergido y confinado dentro de una carcasa. El disco ha sido excitado desde el sistema rotativo con excitadores piezoeléctricos (pzt) y con un dispositivo de impacto especialmente diseñado. La respuesta del disco se ha medido simultáneamente desde el sistema rotativo y desde el sistema estacionario. las primeras frecuencias y modos propios del disco cuando gira en aire y en agua se han obtenido desde el sistema rotativo con acelerómetros miniatura atornillados en el disco y se han contrastado con las obtenidas con el modelo analítico presentado y con una simulación numérica de elementos finitos (fem). Sólo los modos diametrales del disco, que son los más relevantes y similares a los de los rodetes hidráulicos, se han considerado en este estudio. el disco ha sido excitado con varios patrones de excitación que simulan el verdadero rsi. El comportamiento dinámico del disco debido a estos patrones de excitación ha sido determinado experimentalmente y contrastado con el modelo analítico. finalmente, se ha realizado el análisis de la transmisión desde el sistema rotativo al sistema estacionario. Las frecuencias y modos propios del disco se han detectado con varios tipos de sensores colocados en el sistema estacionario.
Datos académicos de la tesis doctoral «Analysis of the dynamic behaviour of rotating disk-like structures submerged and confined«
- Título de la tesis: Analysis of the dynamic behaviour of rotating disk-like structures submerged and confined
- Autor: Alexandre Presas Batlló
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 27/11/2014
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Eduard Egusquiza Estéfez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Jorge luís Parrondo gayo
- wilhelm Weber (vocal)
- (vocal)
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