ES2351507T3 - Procedimiento para introducir una desintonización voluntaria en una rueda alabeada de turbomáquina, rueda alabeada que presenta una desintonización voluntaria. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para introducir una desintonización voluntaria en una rueda de álabes de una turbomáquina determinada, de manera que se introduzcan los niveles vibratorios de la rueda en respuesta forzada, de acuerdo con el cual se disponen en la citada rueda, al menos en parte, álabes de frecuencias propias diferentes con una repartición de las frecuencias según una desviación típica al menos igual a un valor elegido, caracterizado por el hecho de que consiste en determinar, en función de las condiciones de funcionamiento de la rueda en el interior de la turbomáquina, un valor óptimo de desviación típica de desintonización con respecto a la respuesta máxima en amplitud de vibración deseada en la rueda, siendo repartidos los álabes de frecuencias propias diferentes de modo que las frecuencias del conjunto de los álabes presenten una desviación típica al menos igual al citado valor de desintonización, siendo determinado el citado valor de desintonización estadísticamente.

Description

Procedimiento para introducir una desintonización voluntaria en una rueda alabeada de turbomáquina, rueda alabeada que presenta una desintonización voluntaria.

La presente invención se refiere a los rotores de turbomáquinas, y en particular a los rotores que comprenden álabes en su periferia que son sometidos durante el funcionamiento de la turbomáquina a fenómenos vibratorios.

Las ruedas de álabes de turbomáquinas tienen una estructura simétrica casi cíclica. Éstas están compuestas por una serie de sectores geométricamente idénticos, salvo una tolerancia que está ligada a las tolerancias de fabricación de sus diferentes componentes y de su montaje.

Aunque las tolerancias admitidas generalmente para la fabricación de las ruedas de álabes sean pequeñas, éstas tienen efectos significativos sobre la dinámica de la estructura. Pequeñas variaciones geométricas, debidas por ejemplo a la fabricación de las piezas y a su montaje, pequeñas variaciones de las características del material que las constituyen, tales como su módulo de Young o su masa volúmica, pueden conducir a pequeñas variaciones de frecuencia propia de resonancia de un álabe a otro.

Estas variaciones son designadas por el término de desintonización y son muy difíciles de controlar; en este caso se emplea la expresión de desintonización involuntaria. Estas pequeñas variaciones de frecuencias de álabe a álabe son suficientes para romper la simetría de la estructura. Se dice, así, que la rueda está desintonizada. Para que la rueda esté desintonizada, basta una variación entre las frecuencias propias de los álabes del 0,5% en desviación típica o incluso menos.

En una rueda de álabes desintonizada, se constata que la energía vibratoria se localiza en uno o en algunos álabes en lugar de repartirse en toda la rueda. La consecuencia de esta localización es una amplificación de la respuesta forzada. Se designa por esta expresión, la respuesta vibratoria a una excitación exterior. En una turbomáquina, especialmente aeronáutica, la excitación exterior encuentra su origen generalmente en una disimetría en el flujo aerodinámico. Ésta puede ser debida por ejemplo a los estatores aguas arriba o al estátor aguas abajo, a una distorsión, a las tomas de aire en el compresor, a las reintroducciones de aire, a la cámara de combustión o también a los brazos estructurales.

Los niveles de respuesta de álabe a álabe pueden variar en un factor 10 y el máximo en la rueda de álabes puede corresponder al doble o al triple de lo que se habría obtenido en una rueda perfectamente simétrica.

La evolución de la respuesta a una fuente de excitación en función de la desintonización sigue una curva tal como la representada en la figura 1. Ésta representa la respuesta máxima en amplitud de vibración de la rueda de álabes determinada para diferentes valores de desviación típica de las frecuencias propias de los álabes repartidos en la rueda. Para una desintonización de 0%, la respuesta está normalizada en 1. La desviación típica estándar de desintonización que se encuentra en las ruedas en utilización es del orden del 0,5%. En este gráfico, se constata generalmente que ésta corresponde al caso más desfavorable. Intentar reducirla para aproximarse a la simetría es muy costoso porque esto implica especialmente una reducción de las tolerancias de fabricación. Este gráfico muestra igualmente que a partir de un cierto nivel de desintonización b, el efecto sobre la dinámica de la rueda de álabes se atenúa y los niveles máximos observados en la rueda disminuyen.

La invención tiene por objetivo introducir una desintonización voluntaria en la rueda de álabes con el fin de reducir la respuesta máxima en la rueda, y no depender de la desintonización involuntaria, pequeña, siempre presente.

El documento EP 1 211 382 describe un rotor de turbomáquina cuyos álabes presentan frecuencias propias de vibración diferente con el fin de reducir los niveles vibratorios en respuesta forzada.

El procedimiento para introducir una desintonización voluntaria en una rueda de álabes de una turbomáquina determinada, de manera que se reduzcan los niveles vibratorios de la rueda en respuesta forzada, según el cual se disponen en la citada rueda, al menos en parte, álabes de frecuencias propias diferentes con una repartición de las frecuencias según una desviación típica al menos igual a un valor elegido, está caracterizado por el hecho de que consiste en determinar, en función de las condiciones de funcionamiento de la rueda en el interior de la turbomáquina, un valor óptimo de desviación típica de desintonización con respecto a la respuesta máxima en amplitud de vibración deseada en la rueda, siendo repartidos los álabes de frecuencias propias diferentes de modo que las frecuencias del conjunto de los álabes presenten una desviación típica al menos igual al citado valor de desintonización, siendo determinado el citado valor de desintonización estadísticamente.

La desviación típica de desintonización voluntaria introducida es, ventajosamente, superior a este valor óptimo b.

El valor b depende de la rueda estudiada, de la rigidez del disco y del valor del amortiguamiento presente en la rueda de álabes. Se puede considerar que en la mayoría de los casos el valor de b es del orden del 1% al 2% de desviación típica en frecuencia. En este caso, la desviación típica de desintonización voluntaria introducida es superior al 2%.

El diagrama de Campbell pretende determinar la situación frecuencial de la estructura frente a las excitaciones posibles. Éste hace figurar las frecuencias de los modos de vibración de la rueda de álabes, en función, por una parte, de la velocidad de rotación de la rueda y, por otra, de las frecuencias de excitación posibles. Los cruces entre estos dos tipos de curvas corresponden a las resonancias.

Un ejemplo de fuente de excitaciones está constituido por un estátor aguas arriba que comprende N álabes. Aguas abajo del estátor, se hace necesario vigilar la excitación de frecuencia f=N\omega donde \omega es la frecuencia de rotación del rotor. En el marco de la concepción de una turbomáquina, se determinan los parámetros geométricos y estructurales de la rueda móvil correspondiente con el fin de desplazar las resonancias fuera del intervalo de funcionamiento con un margen de seguridad.

Considérese por ejemplo el diagrama de Campbell de la figura 2, que representa en ordenadas las frecuencias de vibración de la rueda examinada y en abscisas las frecuencias de rotación de la rueda. Se han representado las frecuencias para cuatro modos vibratorios y correspondiendo las rectas a las frecuencias de excitación para dos órdenes, N1 y N2, en función de la frecuencia de rotación.

El modo nº 1 es excitado por el orden N1 fuera del intervalo de funcionamiento de la turbomáquina con un margen suficiente.

El modo nº 2 no es excitado por el orden N1; el margen es suficiente.

El modo nº 3 es excitado por el orden N2 por debajo del intervalo de funcionamiento de la turbomáquina con un margen suficiente.

El modo nº 4 es excitado por el orden N2 en el intervalo de funcionamiento de la rueda. En función del tipo de modo, esta resonancia puede no ser aceptable.

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Se constata, por tanto, que es difícil encontrar un compromiso aceptable.

Si, por ejemplo, se desea mejorar la situación para la resonancia Modo 4/orden N2, el hecho de introducir una desintonización voluntaria de b% conducirá a extender las frecuencias de la rueda de álabes alrededor de su valor medio. En lugar de tener una línea por modo, se obtiene una banda por modo. La anchura de la banda depende del modo: una desintonización voluntaria de b% para una frecuencia no induce forzosamente una variación de b% de las otras frecuencias.

Esto es mucho más exigente para el dimensionamiento porque los intervalos de resonancias posibles son más amplios. Por ejemplo, en el caso precedente, los modos 1 a 3 que respetaban los márgenes frecuenciales, en el caso acordado no los respetan.

La invención, por tanto, tiene igualmente por objetivo determinar el valor de b mínimo para que su efecto sobre los niveles vibratorios sea significativo al tiempo que extiendan lo menos posible los modos de la estructura para facilitar su concepción.

Refiriéndose a la figura 1, el problema que pretende resolver la invención consiste, para un valor de amplitud máximo de vibración dado, en determinar el valor correspondiente de b en la curva.

Como se ha referido anteriormente, el citado valor de desintonización se determina por un método de cálculo estadístico.

Este método comprende las etapas siguientes:

\bullet

se define un primer valor \sigma_{j} de desviación típica de desintonización,

\bullet

se genera un número R, significativo estadísticamente, de reparticiones aleatorias de desintonización dentro de esta desviación típica \sigma_{j},

\bullet

para cada una de las R reparticiones aleatorias, se calcula la respuesta forzada desintonizada en función de las condiciones de funcionamiento de la rueda en la turbomáquina,

\bullet

se extrae el valor máximo,

\bullet

se elige otro valor de \sigma_{j} y se itera el cálculo precedente, siendo el número de iteraciones suficiente para efectuar una curva de los valores de respuesta en función de los valores \sigma_{j}.

\vskip1.000000\baselineskip

La invención tiene por objeto igualmente una rueda de álabes que presente una desintonización voluntaria.

Una rueda de álabes cuya desintonización voluntaria haya sido determinada de acuerdo con el método de la invención presenta álabes de frecuencias propias diferentes, siendo el número de frecuencias diferentes, aparte de las tolerancias de fabricación, como mucho igual a 3.

De acuerdo con otra característica, los álabes se reparten según motivos con álabes de frecuencia propia f1 y álabes de frecuencia propia f2, siendo f2 diferente de f1. En particular, los motivos sucesivos son idénticos o con una pequeñas variación de un motivo a otro.

De acuerdo con otra característica, cada motivo comprende (s1+s2) álabes, s1 álabes de frecuencia f1 y s2 álabes de frecuencia f2. En particular, s1 = s2 y s1 es como mucho igual al número N de álabes de la rueda dividido por 4. Especialmente, cada motivo comprende (s1+s2+/-1) álabes con (s1+/-1) álabes de frecuencia f1 y (s2+/-1) álabes de frecuencia f2.

De acuerdo con otra característica, siendo sometida la rueda a una excitación de armónico n inferior al número N de álabes de la rueda dividido por dos (n<N/2), los álabes se reparten en n motivos idénticos o con una pequeña variación de un motivo a otro.

De acuerdo con otra característica, siendo sometida la rueda a una excitación de armónico n, siendo n superior al número N de álabes de la rueda dividido por dos (n>N/2), el número de motivos es igual al número de diámetros del modo correspondiente.

A continuación se describe más en detalle la invención, refiriéndose a los dibujos, en los cuales,

la figura 1 representa la curva del valor máximo de la respuesta en amplitud de vibración con respecto a la desintonización expresada en desviación típica de las frecuencias propias,

la figura 2 representa un ejemplo de diagrama de Campbell,

la figura 3 representa un organigrama de cálculo que permite trazar la curva de respuesta forzada en función de la desviación típica de las frecuencias propias de vibración de los álabes.

Se describe ahora más en detalle el método estadístico que permite determinar el valor mínimo que hay que admitir para la desintonización en función de las características de la rueda de álabes que hay que tratar y limitar la respuesta forzada en una coincidencia identificada en el intervalo de funcionamiento.

Durante la etapa 10, se elige un valor inicial \sigma_{j} de la desviación típica en frecuencias de desintonización. Para una rueda de álabes, se trata, se recuerda, de la media de las desviaciones entre la frecuencia natural de vibración de cada álabe y la frecuencia media. Se observa que se tiene en cuenta la variación de frecuencias propias para los álabes solamente. Se admite que los modos para los discos se mantienen simétricos cíclicamente.

Durante la etapa 20, se genera numéricamente de manera aleatoria una repartición R_{i}. Para un valor predefinido de desviación típica \sigma_{j} de una rueda de álabes, existen una infinidad, a la vez, de reparticiones R_{i} de los álabes en la rueda MR_{j} y de frecuencias propias de estos últimos que satisfacen a esta condición de desviación típica \sigma_{j}.

Durante la etapa 30, para esta repartición R_{i}, se procede a la determinación por un método numérico conocido al cálculo de la respuesta en amplitud a una excitación. Por ejemplo, puede tratarse, para un compresor de turborreactor, de la respuesta a distorsiones en el flujo incidente resultante de un viento lateral.

Para la rueda que presenta la repartición R_{i}, se determina, así, la respuesta de cada álabe a la perturbación exterior. En 40 se extrae el valor máximo R_{i}máx\sigma_{j} que se expresa con respecto a la respuesta obtenida en un álabe de una rueda perfectamente sintonizada. Este valor es superior a 1, y generalmente inferior a 3.

En 42 se vuelve a la etapa 20 determinando una nueva repartición R_{i+1} y se vuelve a empezar el cálculo para determinar un nuevo valor R_{i+1}máx\sigma_{j}. Se repiten los cálculos para un número R de reparticiones. Este número R es elegido como significativo estadísticamente.

En 50, se extrae, para el conjunto de las R reparticiones, el máximo M\sigma_{j} de los valores R_{i}máx\sigma_{j}. A partir del conjunto de los valores R_{i}máx, se determina el valor máximo de la amplificación que no sea superado estadísticamente en un porcentaje de casos superior a una tasa que se fija, por ejemplo, en el 99,99%. Se llega a este resultado llevando los valores a una curva de probabilidad acumulada. La nube de puntos es ventajosamente leída por una curva de probabilidad Weibull que permite reducir el número de tiradas necesarias, por ejemplo a 150.

Así, para un valor de desviación típica \sigma_{j}, se ha determinado el punto correspondiente M\sigma_{j} en el diagrama de la figura 1.

En 52 se fija un nuevo valor \sigma_{j+1} a partir del cual se vuelve a la etapa 10 para calcular un nuevo valor M\sigma_{j+1}.

\newpage

En 60, se dispone de un número de puntos suficientes para trazar la curva de la figura 1, a saber M\sigma_{j} = f(\sigma_{j}).

Una vez trazada la curva de la figura 1, puede fijarse fácilmente el valor óptimo b de la desviación típica en función de la amplitud máxima autorizada.

Habida cuenta de la forma de la curva más allá del máximo, podría elegirse un valor de b tan grande como sea posible. Sin embargo, la elección está limitada por el hecho de que la introducción de una desintonización en el marco de una mejora de la situación para una resonancia particular viene a agrandar los intervalos de resonancias para los otros modos, como se ve en el diagrama de Campbell de la figura 2.

De acuerdo con otra característica de la invención, se verifica que la introducción de una desintonización voluntaria mejora la estabilidad aeroelástica de la rueda. Se calcula la media de los coeficientes de amortiguamiento correspondiente a cada ángulo de fase posible entre los álabes, y se verifica que el modo implicado por la fluctuación es inferior a la citada media.

En otras palabras, si el ensayo motor indica que los márgenes para la fluctuación son insuficientes, puede ser interesante introducir entonces una desintonización voluntaria.

El procedimiento comprende las etapas siguientes:

1-

Se hace la hipótesis de que la rueda de álabes está sintonizada;

2-

Para cada ángulo de fase posible entre los álabes, se hace un cálculo aeroelástico de estabilidad por medio de herramientas numéricas adaptadas: Navier Stokes en subsónico o eventualmente Euler en supersónico; método 2D o 3D;

3-

Para cada ángulo de fase, se calcula el coeficiente de amortiguamiento aeroelástico correspondiente,

4-

Se calcula la media de los coeficientes de amortiguamiento;

5-

Si el coeficiente de amortiguamiento del modo afectado por la fluctuación está por debajo de esta media, la introducción de una desintonización voluntaria es beneficiosa. Se procede entonces a la determinación de la desintonización óptima. En caso contrario, se ve que no es necesario proceder a dicha desintonización puesto que la rueda presenta una estabilidad suficiente.

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En resumen, se optimiza la desintonización para minimizar la respuesta forzada en una resonancia, asegurándose de que el impacto sobre la estabilidad y el diagrama de Campbell (para las otras resonancias) es aceptable o se optimiza la desintonización frente a la estabilidad asegurándose de que el impacto sobre el diagrama de Campbell es aceptable.

La desintonización traduce una disimetría de la estructura. Las aproximaciones de análisis clásico con simetría cíclica, que permiten modelar únicamente un solo sector de la estructura y a continuación reconstituir el comportamiento de la rueda completa no son, por tanto, aplicables directamente.

Habida cuenta de la disimetría de la estructura, es necesaria una representación completa (360º).

El método más simple, pero igualmente el más costoso consiste en modelar la estructura completa: el tamaño del modelo se hace entonces enorme y difícilmente gestionable, especialmente para los métodos estadísticos de la desintonización.

Así pues, se ha desarrollado un método de reducción del tamaño de los modelos. A continuación se describe la lógica simplificada de este método, sabiendo que igualmente hay que tener en cuenta numerosas complejidades, especialmente ligadas a la velocidad de rotación:

A)

Se supone que el disco es de simetría cíclica: se modela un solo sector de disco. Los cálculos se realizan para todos los ángulos de desfasaje posibles aplicables a las fronteras de este sector.

Para una rueda de álabes de N álabes, de acuerdo con el principio de la simetría cíclica,

\sqbullet

Si N es par: se calculan (N/2)+1 desfasajes,

\sqbullet

Si N es impar: se calculan (N+1)/2 desfasajes.

Esto permite obtener el conjunto de los modos del disco simétrico.

B)

Para los álabes, se calculan los modos de un álabe nominal, aislados del disco.

\newpage

C)

Se introduce después un vector de desintonización que representa la variación de frecuencia de un álabe a otro, para perturbar los modos del álabe nominal calculado en B) anterior.

D)

A continuación, se representa la rueda de álabes desintonizada por una combinación de los modos de discos calculados en A) anterior y de los modos de álabes desintonizados calculados en C) (proyección sobre una base de representación).

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Las etapas A) y B) son bastante largas de calcular, pero el cálculo se hace solamente una vez. Por el contrario, las etapas C) y D) son muy rápidas, lo que permite análisis rápidos para diferentes vectores de desintonización. Este procedimiento, por tanto, se presta particularmente bien a los métodos estadísticos.

Cuanto mayor es el número de modos calculado en las etapas A) y B), más rica es la base de representación, y más preciso es el resultado, pero el cálculo es costoso.

Para la respuesta forzada,

Se calcula una fuerza aerodinámica (análisis inestacionario). Existen diferentes métodos. El cálculo es bastante simple y poco costoso porque está descorrelacionado con el modo (desintonizado) de la estructura. Un cálculo de fuerza es suficiente, siendo aplicada esta fuerza después a la estructura desintonizada procedente de la etapa D).

Para la estabilidad,

Este caso es más complejo porque los esfuerzos aerodinámicos inestacionarios dependen del modo desintonizado. Para simplificar, se calculan los esfuerzos aeroelásticos "de base" para cada modo de la base de representación.

El esfuerzo aeroelástico total "desintonizado" se obtiene por la combinación de los esfuerzos "de base", de acuerdo con la misma regla de superposición que la utilizada en la etapa D). (La base de representación es la
misma).

El cálculo de estabilidad exige, por tanto, un número importante de cálculos aerodinámicos inestacionarios que son bastante costosos. Por el contrario, una vez construido el módulo aeroelástico, los análisis desintonizados son muy rápidos.

Cuando se ha determinado el valor de la desintonización que hay que introducir en la rueda de álabes, se realiza esta desintonización, ventajosamente, de acuerdo con uno de los modos siguientes.

Una vez determinado el valor de b, se selecciona una repartición de álabes en la rueda cuyas frecuencias propias satisfagan la condición de desviación típica b.

De manera ventajosa, todos los álabes son posicionados de manera simétrica en el disco especialmente en términos de ángulo, de paso y de posición axial. La rueda es disimétrica desde el punto de vista de las frecuencias sola-
mente.

Preferentemente, se limita a dos o tres tipos el número de álabes diferentes.

Considérese que se dispone de tres tipos de álabes cuyas frecuencias son respectivamente: f0, f1, f2. Por ejemplo, la frecuencia nominal de los álabes es f0, f1 la frecuencia propia de los álabes de frecuencia aumentada con respecto a f0, y f2 la frecuencia propia de los álabes de frecuencia disminuida.

De acuerdo con un primer modo de realización, se reparten los álabes según el motivo: [f1 f1 f2 f2] o sea una repartición f1 f1 f2 f2 f1 f1 f2 f2 etc; en el rotor se disponen alternativamente dos álabes de frecuencia f1 y después dos álabes de frecuencia f2, o según el motivo [f1 f1 f1 f2 f2 f2], la alternancia es de tres álabes, etc.

De modo más general, se define un motivo de (s1 + s2) álabes, con s1 álabes de frecuencia f1 y s2 álabes de frecuencia f2 que se repite en la rueda. Todavía de modo más general, los motivos sucesivos varían ligeramente de un motivo a otro, especialmente en +/-1 álabes o en +/-2 álabes. Por ejemplo, 36 álabes podrán estar repartidos según los motivos sucesivos (4f1 4f2) (5f1 5f2) (4f1 4f2) (5f1 5f2) o bien según los motivos (4f1 Sf2) (4f1 Sf2) (5f1 5f2) (4f1 4f2). Pueden considerarse otras soluciones.

De acuerdo con un modo de repartición particular, s1 = s2 y s1 vale como máximo N/4.

Preferentemente, siendo sometida la rueda a una excitación armónica n, o sea n perturbaciones por vuelta, siendo n inferior al número N de álabes de la rueda dividido por dos (n<N/2), los álabes se disponen según una repartición que tiende a tener el mismo orden de simetría que la excitación en la rueda. Estos se reparten en n grupos idénticos o con repartición que varía poco de un grupo a otro.

\newpage

Especialmente, si el número de álabes es divisible por n, los álabes se reparten en n motivos repetitivos de repartición de las frecuencias. Así, para una rueda de 32 álabes excitados por 4 perturbaciones por vuelta, los álabes se disponen, por ejemplo, según cuatro motivos idénticos:

4 veces el motivo f1 f1 f1 f1 f2 f2 f2 f2 o bien

4 veces el motivo f2 f1 f1 f2 f2 f2 f1 f1 o bien

4 veces el motivo f1 f1 f2 f2 f1 f1 f2 f2 o bien

4 veces el motivo f1 f2 f2 f2 f2 f1 f1 f1.

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Preferentemente, la frecuencia media es f0 o próxima a f0.

Si el número N de álabes no es divisible por el número n de perturbaciones se eligen motivos que den una repartición que más se aproxime a una repartición en la que N es divisible por n. Así, para una rueda de 36 álabes excitados por 5 perturbaciones por vuelta, se disponen los álabes según motivos aproximadamente idénticos: 4 grupos de 7 álabes y un grupo de 8 álabes tales como por ejemplo (4f1 3f2) (3f1 4f2) (4f1 3f2) (3f1 4f2) y (4f1 4f2). Pueden considerarse otras reparticiones.

De acuerdo con otro modo de realización, si la rueda es sometida a una excitación de armónico n, siendo n superior al número N de álabes de la rueda dividido por dos (n>N/2), los álabes se reparten según un número de motivos repetitivos igual al número de diámetros del modo correspondiente. Por ejemplo, 24 excitaciones por vuelta en una rueda móvil de 32 álabes implican una respuesta dinámica de la rueda de álabes denominada de 8 diámetros. Así pues, se utiliza una repartición de desintonización de 8 motivos repetitivos.

Para modificar la frecuencia propia de vibración de un álabe, existen diversas soluciones tecnológicas.

La frecuencia puede modificarse actuando sobre el material que constituye el álabe. Esta solución permite realizar los álabes idénticos geométricamente salvo las tolerancias de fabricación y no modificar el flujo aerodinámico estacionario. Para álabes metálicos por ejemplo, se constituye el álabe a partir de materiales que presenten módulos de Young o masas volúmicas diferentes. Estando ligadas las frecuencias a la relación entre rigidez y masa, el simple cambio de material tiene, por tanto, un impacto sobre las frecuencias. Para álabes de metales compuestos, se actúa por zonas sobre la textura del material compuesto.

Otra gama de soluciones consiste en modificar el pie del álabe sin afectar a la pala; se puede modificar la longitud o el espesor de la raíz, la forma de la parte inferior de la plataforma, su espesor. En particular, una adición puntual de masas debajo de la plataforma permite desplazar las frecuencias de los primeros modos de vibración.

Otras soluciones se refieren a modificaciones, especialmente geométricas, de la pala:

Vaciado del álabe por micro-perforación y reconstitución de la vena con un material más o menos rígido o más o menos pesado.

Relleno de las cavidades de los álabes huecos.

Empleo de revestimientos locales tales como cerámicos de pequeño espesor con el fin de añadir localmente masa a las zonas de gran energía cinética de deformación para desplazar las frecuencias.

Modificación local del estado de superficie.

Modificación de la cabeza de álabe por mecanizado de una "lengua de gato".

Modificación de la cabeza de álabe por mecanizado de una cavidad denominada en forma de bañera.

Modificación de las leyes de apilamiento de los cortes del álabe según una dirección perpendicular a su eje.

Utilización de palas de longitudes diferentes.

Modificación del adaptador pala/plataforma a nivel del empalme utilizando radios de empalme diferentes. Se constata que el impacto sobre las primeras frecuencias del álabe es sensible al tiempo que presenta un efecto limitado sobre la aerodinámica estacionaria.

Claims (16)

1. Procedimiento para introducir una desintonización voluntaria en una rueda de álabes de una turbomáquina determinada, de manera que se introduzcan los niveles vibratorios de la rueda en respuesta forzada, de acuerdo con el cual se disponen en la citada rueda, al menos en parte, álabes de frecuencias propias diferentes con una repartición de las frecuencias según una desviación típica al menos igual a un valor elegido, caracterizado por el hecho de que consiste en determinar, en función de las condiciones de funcionamiento de la rueda en el interior de la turbomáquina, un valor óptimo de desviación típica de desintonización con respecto a la respuesta máxima en amplitud de vibración deseada en la rueda, siendo repartidos los álabes de frecuencias propias diferentes de modo que las frecuencias del conjunto de los álabes presenten una desviación típica al menos igual al citado valor de desintonización, siendo determinado el citado valor de desintonización estadísticamente.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente, según el cual,

- se define un primer valor \sigma_{j} de desviación típica de desintonización,

- se genera un número R, significativo estadísticamente, de reparticiones aleatorias de desintonización dentro de esta desviación típica \sigma_{j},

- se calcula para cada una de las R reparticiones aleatorias, la respuesta forzada desintonizada en función de las condiciones de funcionamiento de la rueda en el interior de la turbomáquina,

- se extrae el valor máximo de ésta,

- se elige otro valor de \sigma_{j} y se itera el cálculo precedente, siendo el número de iteraciones suficiente para efectuar una curva de los valores de respuesta en función de los valores \sigma_{j}.

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3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, según el cual, se determina previamente si la introducción de una desintonización voluntaria mejora la estabilidad aeroelástica calculando la media de los coeficientes de amortiguamiento correspondientes a cada ángulo de fase posible entre los álabes, y verificando que el amortiguamiento aeroelástico del modo implicado por la fluctuación es inferior a la citada media.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, siendo como mucho tres el número de frecuencias propias de álabes diferentes, aparte de las tolerancias de fabricación.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, siendo repartidos los álabes según motivos con álabes de frecuencia propia f1 y álabes de frecuencia propia f2, siendo f2 diferente de f1.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, siendo los motivos sucesivos idénticos o con una pequeña variación de un motivo a otro.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente comprendiendo cada motivo (s1+s2) álabes, s1 álabes de frecuencia f1 y s2 álabes de frecuencia f2.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente con s1 = s2 y s1 como mucho igual al número total N de álabes de la rueda dividido por 4.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, comprendiendo cada motivo (s1+s2+/-2) álabes con (s1+/-1) álabes de frecuencia f1 y (s2+/-1) álabes de frecuencia f2.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, siendo sometida la rueda a una excitación de armónico n inferior al número N de álabes de la rueda dividido por dos (n<N/2) y siendo repartidos los álabes en n motivos idénticos o con una pequeña variación de un motivo a otro.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, siendo sometida la rueda a una excitación de armónico n, siendo n superior al número N de álabes de la rueda dividido por dos (n>N/2), y siendo el número de motivos igual al número de diámetros del modo correspondiente.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la frecuencia de resonancia de los álabes se modifica por modificación, especialmente geométrica, de su pala.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual las frecuencias de resonancia de los álabes se modifican por modificación, especialmente geométrica, de su pie, no siendo modificada la pala, de manera que no se modifique su rigidez.

\newpage

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 11, en el cual las frecuencias de resonancia de los álabes se modifican por modificaciones de masa o de material que constituye el álabe.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente, siendo los álabes huecos o estando vaciados, siendo inducida la modificación por relleno de una parte de las cavidades con un material de masa volúmica adaptada.

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 a 15, en el cual el se modifica empalme entre pala y cubo de una pala a otra.