고속 로터의 다중 모드 최적화: 이론 및 실험

요약 본 연구는 가스터빈 시스템의 로터 동역학을 향상시키기 위해 패턴 검색(PS) 알고리즘과 전이 행렬 방법(TMM)을 통합한 혁신적인 최적화 접근법을 제시합니다. 로터 기하학을 최적화하기 위한 다목적 프레임워크가 개발되었으며, 이는 자연 주파수를 증가시키고 변형 및 베어링 힘을 줄이는 것을 목표로 합니다. 강력한 수렴 능력으로 알려진 PS 알고리즘이 설계 매개변수의 반복 조정을 위해 사용되며, TMM은 빠르고 매우 정확한 동적 분석을 제공합니다. 전용 테스트 장비에서 수행된 모드 테스트를 통해 실험적 검증이 이루어졌습니다. 그 결과 자연 주파수가 최대 15% 증가하고, 디스크 변형이 10-20% 감소하며, 베어링 힘이 8-15% 감소함을 나타냅니다. TMM 및 분석 방법과 비교했을 때 최적화된 첫 번째 자연 주파수의 오류율은 2.86% 이하로 유지되었습니다. 최적화되지 않은 구성과의 비교는 PS-TMM 접근 방식이 자연 주파수 향상 및 변형 감소에서 significant한 이점을 제공함을 보여줍니다. 다목적 최적화에서 PS와 TMM의 시너지는 고속 로터에 효과적이고 실용적인 솔루션을 제공하며 항공우주 및 에너지 분야에 substantial한 기여를 합니다.