急速な負荷変化における重厚ガスタービンの溶接されたローターの一時的熱応力解析

再生可能エネルギー源の変動と不安定さは、ピーキング電源、通常はガスタービンの即時の必要性を示しています。負荷変化の過程で、ガスタービンのローターは重大な一時的熱応力を受け、ローターの構造的強度と信頼性設計に大きな課題を与えます。急速な負荷変化を実現するために、重厚ガスタービンは航空エンジンの軽量設計コンセプトを取り入れ、溶接されたローター接続と三つの独立したシャフトを採用しています。ガスタービンが急速な負荷変化を実現できるかどうかの鍵は、動力タービンの強度設計にあります。本論文では、動力タービンの溶接されたローターを研究対象とし、一時的多物理結合法に基づいて急速な起動過程における一時的熱応力を予測します。定常状態法と比較して、一時的手法は最大熱応力の差で最大13.4%、最大等価応力差で2.2%の違いを予測できます。一時的熱応力のシーケンス分布の傾向は、異なる時間ステップ間で類似しており、最大計算偏差は1.38%です。本論文の結果は、溶接されたローターの強度設計を支持するだけでなく、類似のエンジニアリング設計に対する方法論的サポートも提供します。