Rotordynamics of a Highly Flexible Hub for Inside-Out Ceramic Turbine Application: Finite Element Modeling and Experimental Validation
Notice bibliographique
Résumé
The inside-out ceramic turbine (ICT) is a promising concept to increase turbine inlet temperatures in microturbines by integrating individual monolithic ceramic. This architecture uses a carbon–polymer composite rim to support the blades mainly in compression. High tangential velocities lead to elevated radial displacement of the rim, and therefore, the rotor hub needs to have sufficient compliance to follow this radial displacement. However, the rotordynamics of a flexible hub is not widely understood. This paper presents the rotordynamic analysis of a highly flexible hub for an ICT architecture. Finite element modeling (FEM) is used to design a simplified turbine prototype that maximizes the hub flexibility to explore the limits of the concept. The rotordynamics behavior of the highly flexible hub is measured by spinning a 171-mm diameter prototype up to 49 krpm. This paper highlights three principal challenges of this particular rotordynamics. First, critical speeds mode shape becomes highly coupled with bearings displacement, shaft bending, and hub deformation. At high-speed, the hub deforms out of phase with the shaft, which can cause high stresses in the hub. Second, the angular position between unbalance masses of the flexible hub and the composite rim changes the unbalance response significantly. Finally, vibration causes high stresses in the hub, due to the relative displacement between the composite rim and the shaft, which could lead to failure of the hub. Nevertheless, the rotordynamics of an ICT configuration is manageable as long as the vibration-induced stress in the hub is kept under its limit.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».