Optimalizace tvaru lopatek vysokootáčkové pohonné jednotky vzduchové brusky a její testování

Jiří Šamša

Doctoral thesis

Shape optimization of an air grinder high speed driving unit blades and its testing

Anotácia:

Disertační práce je zaměřena na optimalizací tvaru lopatek v rovnotlakých lopatkový mřížích netepelného turbínového pohonu do 1 kW s ohledem na rozdíly v teoretickém výpočtu a experimentálním měření výkonnostních parametrů. Jelikož se teoretické výpočty u těchto malých turbínových pohonů liší od reálných naměřených dat, zaměřila se tato práce na optimalizaci tvaru lopatky vzhledem k jejímu teoretickému návrhu. Pro různé nastavení tvaru lopatky v lopatkové mříži rotorového kola, bylo provedeno experimentální měření výkonových parametrů turbínového pohonu do 1KW. Na základě měření těchto parametrů byl určen a vyhodnocen optimální poměr polohy maximálního prohnutí lopatky k délce tětivy lopatky. Měření se provedlo na speciálním měřícím zařízení a případné chyby měření se posuzovaly pomocí statistické analýzy. Pro jednotlivé nastavení tvaru lopatek se provedly teoretické výpočty točivého momentu a výkonu. Na základě výpočtu se také určil optimální tvar lopatek turbínového pohonu. Pro vyjádření výstupu přenosu sil a krouticího momentu s ohledem na tvar lopatek a proudění vstupního média na výstupu pohonu, byl pro výpočet použit specializovaný program. Výsledky Experimentálního měření a vypočtených hodnot se vzájemně posoudily. Rozdíl naměřených hodnot a vypočtených hodnot, byl vyhodnocen a vyjádřen graficky. Hodnoty těchto rozdílu lze použít pro příslušnou korekci teoretického návrhu tvaru lopatek vzhledem k požadovaným výstupním parametrům pohonu.

Abstract:

The dissertation was focused on optimization a shape of the grid blades for not thermal turbines up to 1 KW power with focus to differences of performance parameters for the theoretical calculation and experimental measurement. Since theoretical calculations for these small turbines are differences from the measured data. The work has focused on optimizing the blade shape with relation to its theoretical design. For different setting shape of blades in blade cascade rotor wheel were carried out experimental performance measurement to drive a turbine 1KW. Based on measurements of these parameters was determined and evaluated the optimal ratio of the position of maximum deflection blades to the blade chord. Measurements were performed on a special measuring device and measurement errors were analysed by statistical analysis. For individual adjustment shaped blades were made theoretical calculations of torque and power. On the basis of the calculation will also determine the optimal shape of the blades of the turbine motor. To express the output transmission power and torque with respect to the shape of the blades and the flow of input to output media drive has been used for the calculation a special software. Results of experimental measurements and calculated values are mutually reviewed. Differences between the measured values and calculated values were evaluated and showed graphically. The values of these differences is possible to use for correction of theoretical design the shape of the blades with focus to the expected turbine motor values output.

Kľúčové slová

optimalizace tvaru lopatky, rovnotlaký turbínový pohon, výkonnostní parametry turbínového motoru do 1KW

Keywords

optimizing the shape of the blade, Equal-pressure turbine propulsion, turbine engine performance parameters to 1KW

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 8. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 1. 2016
• Vedúci: Zdeněk Folta
• Oponent: Jiří Podešva, Slavomír Hrček, Štefan Papučík

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / odbor:
Strojní inženýrství / Stavba výrobních strojů a zařízení