Turbocharger Rotors with Wire Mesh Dampers: Sensitivity and Optimization Analysis in Virtual Prototyping

Χατζησταυρής, Αλέξιος; Chatzistavris, Alexios

dc.contributor.author	Χατζησταυρής, Αλέξιος	el
dc.contributor.author	Chatzistavris, Alexios	en
dc.date.accessioned	2023-01-26T10:01:04Z
dc.date.available	2023-01-26T10:01:04Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56933
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24631
dc.rights	Default License
dc.subject	Στροβιλοκινητήρες	el
dc.subject	Δυναμική Μηχανών	el
dc.subject	Έδρανα	el
dc.subject	Αποσβεστήρες	el
dc.subject	Στατιστική Ανάλυση	el
dc.subject	Rotordynamics	el
dc.subject	Semi Floating Ring Bearing	el
dc.subject	Bearings	el
dc.subject	Statistical Analysis	el
dc.subject	Wire Mesh Damper	el
dc.title	Turbocharger Rotors with Wire Mesh Dampers: Sensitivity and Optimization Analysis in Virtual Prototyping	en
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Wire Mesh Dampers Design	en
heal.classification	Rotordynamics	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-14
heal.abstract	The present paper implements sensitivity and optimization analysis in a 16-DOF rotor bearings system, consisted of two identical semi-floating ring bearings integrated with ring shaped wire mesh dampers (WMDs) and a rotor mounted with a disc mass at each of its ends, representing the compressor and turbine masses. While the realistic geometric characteristics of the rigid rotor are fixed, by numerically calculating the non-linear forces induced to the system and by altering key design variables of the WMD and crucial operating conditions of the system (i.e., oil temperature and initial unbalance phases), 4 different design of experiment (DoE) processes are incorporated. Non-linearity to the system is caused by the lubricant forces, as well as the varying stiffness and damping of the WMD throughout its operation (deformation). The considered WMD key design variables are the radial thickness, relative density, radial interference and wire diameter and they are methodically preselected, in order to cover a wide range of encountered WMD designs. The results showed significant alternation in the synchronous and sub-synchronous dynamic response of the rotor and the bearing, which reached maximum rotational speed of approximately 170 kRPM, leading to a narrow acceptable design range. Additionally, after conducting various statistical tests to the collected response data, significant correlation was depicted between the maximum relative eccentricity ratio and three of the design variables.	en
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία εφαρμόζει ανάλυση ευαισθησίας και βελτιστοποίησης σε ένα σύστημα άξονα-εδράνων με 16 βαθμούς ελευθερίας, το οποίο αποτελείται από δύο πανομοιότυπα semi floating ring bearings ενσωματωμένα με wire mesh dampers δακτυλιοειδούς σχήματος και έναν άξονα, στον οποίο έχει τοποθετηθεί μία μάζα δίσκου σε κάθε άκρη του, αντιπροσωπεύοντας τις μάζες του συμπιεστή και της τουρμπίνας, αντίστοιχα. Παρόλο που τα πραγματικά γεωμετρικά χαρακτηριστικά του άκαμπτου ρότορα είναι σταθερά, υπολογίζοντας αριθμητικά τις μη γραμμικές δυνάμεις που εισάγονται στο σύστημα και μεταβάλλοντας βασικές σχεδιαστικές παραμέτρους του WMD, καθώς και κρίσιμες λειτουργικές συνθήκες του συστήματος (π.χ. θερμοκρασία λαδιού και αρχικές φάσεις αζυγοσταθμίας), εφαρμόστηκαν 4 διαφορετικές διαδικασίες design of experiment (DoE). Η μη-γραμμικότητα του συστήματος προκαλείται από τις δυνάμεις που ασκούνται από το λιπαντικό, καθώς και από τις συνεχώς μεταβαλλόμενες τιμές δυσκαμψίας και απόσβεσης που λαμβάνει το WMD κατά τη λειτουργία του (παραμόρφωση). Οι βασικές σχεδιαστικές παράμετροι του WMD είναι το ακτινικό πάχος, η σχετική πυκνότητα, η ακτινική παρεμβολή και η διάμετρος του καλωδίου, οι οποίες προεπιλέχθηκαν μεθοδικά προκειμένου να καλύψουν την ευρεία γκάμα των WMD σχεδίων. Τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντική μεταβολή στην σύγχρονη και υποσύγχρονη δυναμική απόκριση του εδράνου και του ρότορα, ο οποίος σημείωσε μέγιστη περιστροφική ταχύτητα 170 kRPM, καταλήγοντας έτσι σε ένα περιορισμένο διάστημα αποδεκτού σχεδιασμού. Επιπλέον, μετά την πραγματοποίηση πολλών στατιστικών τεστ στα συλλεγμένα στοιχεία απόκρισης, σημαντική συσχέτιση παρατηρήθηκε μεταξύ του μέγιστου σχετικού λόγου εκκεντρικότητας και τριών από τις σχεδιαστικές μεταβλητές.	el
heal.advisorName	Χασαλεύρης, Αθανάσιος
heal.advisorName	Chasalevris, Athanasios
heal.committeeMemberName	Αντωνιάδης, Ιωάννης
heal.committeeMemberName	Κουλοχέρης, Δημήτριος
heal.committeeMemberName	Χασαλεύρης, Αθανάσιος
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	87
heal.fullTextAvailability	false