Dynamika IV - rotorové soustavy (FSI-RRS)

Cílem kurzu je seznámit studenty se základy dynamiky rotorových soustav a provést posouzení kritických otáček hřídelů a disků.

Studenti získají základní teoretické znalosti z oblasti rotorových soustav a redukce stupňů volnosti,. Seznámí se s možnostmi výpočtového modelování. Naučí se predikovat rezonanční stavy a kritické otáčky rotačních strojů a seznámí se s možnostmi jejich potlačení. Studenti budou umět provádět redukci soustav s mnoha stupni volnosti, čímž se sníží výpočtový čas.

Studenti musí umět řešit problém vlastních hodnot. Řešit odezvu při vynuceném, ustáleném a přechodovém kmitání soustav s n stupni volnosti. Dále musí mít znalosti základů nelineárního kmitání, a znalost základů experimentální modální analýzy. Student musí znát, maticový počet, lineární algebru, diferenciální rovnice, základy metody konečných prvků.

V kurzu budou studenti seznámeni se základními dynamickými vlastnostmi a dynamickým chováním konstrukčních celků a částí rotorových soustav. Konkrétně s hřídelovou částí, lopatkami turbín a kompresorů a disky. Mezi základní dynamické charakteristiky, kterým bude ve výuce věnována pozornost, patří stanovení vlastních frekvencí a tvarů kmitání rotorů a disků a stanovení kritických otáček strojů. Některé úlohy mohou být výpočtově značně náročné, zejména při řešení v časové oblasti. Proto studenti budou seznámení i s metodami redukce stupňů volnosti.

Aktivní účast na cvičeních, získání minimálně 20 bodů (z 40 možných), které lze získat vypracováním dílčích úkolů a získání minimálně 30 bodů (z 60 možných) v kontrolním testu. Naplní testů je průřezové ověření znalostí a písemné řešení typických úloh z profilujících oblastí předmětu. Konkrétní podobu testů, typy, počet příkladů či otázek a podrobnosti hodnocení sdělí přednášející v průběhu semestru. Výsledné hodnocení je dáno součtem bodového zisku z dílčích úkolů a testů dle ECTS. K úspěšnému zakončení předmětu je nutno získat alespoň 50 bodů.

• Úvod do rotorových soustav, základní modely rotorů


• Netlumený Lavalův (Jeffcottův) rotor v tuhých a pružných ložiskových podporách


• Lavalův (Jeffcottův) rotor s vnějším a vnitřním tlumením


• Kmitání netlumeného rotoru s uvážením gyroskopických účinků


• Kmitání olopatkovaných disků, Campbellův diagram


• Vyvažování rotorů


• Metody redukce dynamických systémů

• Výpočet kritických otáček pomocí jednoduchých modelů rotorů


• Simulace rozběhu elektromotorů v časové oblasti


• Simulace chování rotoru uloženého v ložiscích


• Kmitání disků a olopatkovaných disků


• Modelování olopatkovaných disků pomocí cyklické symetrie


• Redukce stupňů volnosti v prostředí MATLAB, MSC Adams a ANSYS