Damping Performance of Axial Turbine Stages With Loosely Assembled Friction Bolts: The Nonlinear Dynamic Assessment
Notice bibliographique
Résumé
An entire family of twisted and tapered low pressure steam turbine fast rotating condensation blading (SK) blades with pinned radial root and loosely assembled conical bolts is designed by scaling the aerodynamic and mechanical properties of the smallest airfoil. For SK blades operating with variable speed, the friction bolts, mounted in the upper airfoil part, provide either damping or coupling capabilities for the blades with respect to resonance conditions. The damping and coupling performance have been proven experimentally in the test rig of the real turbine. The measurements of the smallest SK-disk assembly under different operating conditions have allowed us to understand the dynamic and damping behavior of the bolts that are either friction dampers or coupling devices for the vibrating blades depending on the excitation level. In this paper, nonlinear dynamic analyses of the smallest and large SK-turbine stage are performed and compared with the experimental data. The modal blade dynamics is defined by 30 complex finite element (FE) mode shapes of the freestanding blades coupled by the disk whereby the bolt’s motion is described by six rigid body modes. The sticking contact condition between the blades and bolts is represented by the normal and tangential contact stiffnesses. These values are firstly estimated analytically with Hertz’s formulas for the FE reaction forces and contact areas. More realistic contact stiffness values are obtained from the iterative process, in which the resonance frequencies are calculated with the steady-state simulations and compared to the FE nodal diameter curves for sticking contact conditions that meet the experimental frequencies very well (Szwedowicz, J. et al., 2007, “Scaling Concept for Axial Turbine Stages With Loosely Assembled Friction Bolts: The Linear Dynamic Assessment Part 1,” Proceedings of ASME Turbo Expo 2007, Montreal, Canada, May 14–17, ASME Paper No. GT2007-27502). In nonlinear simulations, in case of exceeding the sticking contact condition, the induced friction forces are linearized by the harmonic balance method. In this manner, the microslipping and sticking contact behavior at all contact points are calculated iteratively for the specified excitation amplitudes, friction coefficient, contact roughness, and aerodamping values that are known from the experiment. The computed results of the tuned smallest SK blades agree with the experimental resonance stresses of 12 measured blades. Differences between the computed and measured stresses are caused by mistuning, which was not quantified in the experiment. The nonlinear dynamic analyses provide evidence of good damping performance for the smallest and large SK blades with respect to a wide range of excitation forces, different friction coefficients, and various aerodynamic damping values. For the analyzed resonances of the eighth engine order, the scalability of damping performance is found for the SK blades of different sizes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».