Etude dynamique des structures à symétrie cyclique en rotation : Application à une roue de compresseur centrifuge
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
In rotating machinery the increasing of power produces a decreasing of natural frequencies and an increasing of resonance possibilities. Calculation of the dynamic behaviour becomes then more and more compulsory. This study presents a reliable method for computing industrial structures as pumps and impellers. Such structures are characterized by a complicated geometry, and a classical analysis using the finite element method gives models with tremendous number of degrees of freedom. After presenting general equations of motion for any rotative structure, a theoretical model useful for structures with cyclic symmetry subject to centrifuge effects is presented. The method is first applied to simple representative examples then to an industrial structure (wheel of a centrifugal compressor). Computed frequencies and mode shapes and experimental results are determined in standstill position and in rotation in a vacuum test rig. Theoretical and experimental results are compared and a very satisfactory agreement is achieved.
Abstract FR:
Dans le cas des machines tournantes, l'accroissement des puissances unitaires entraîne un abaissement des fréquences propres et une augmentation des risques de résonances. L’étude du comportement dynamique de leurs composants devient des lors une nécessité incontournable. Le travail pressente a pour but de proposer une méthode efficace de calcul des structures industrielles en rotation telles que roues de pompes, compresseurs centrifuges,. . . De telles structures sont caractérisées par des géométries complexes et une analyse classique par la méthode des éléments finis conduit a des modèles comportant un grand nombre de degrés de liberté. Après un rappel des équations générales du mouvement d'un solide quelconque en rotation, on présente en détail l’établissement du modèle théorique adapte aux structures a symétrie cyclique soumises aux effets centrifuges. La méthode est d'abord validée sur des exemples représentatifs simples, puis appliquée a une structure industrielle (roue de compresseur simple, puis appliquée à une structure industrielle (roue de compresseur centrifuge). Les fréquences et modes sont déterminés expérimentalement a l’arrêt (par choc et excitation harmonique) et 'en rotation (par choc) dans une fosse de sur-vitesse en vide partiel. Les résultats théoriques sont ensuite compares aux résultats expérimentaux. Une concordance très satisfaisante est obtenue.