Structural Dynamic Analysis and Early Damping Prediction on Gas Turbine Combustion Chambers

Abstract

L’obiettivo del presente progetto è lo sviluppo di nuove strategie per la stima dello smorzamento modale e dell’attrito nei componenti delle turbomacchine di nuova generazione. Le moderne turbomacchine hanno alte efficienze, elevate temperature ed altissime velocità di rotazione. Di conseguenza, l’accurata stima dello smorzamento modale e dell’attrito nei materiali risulta un aspetto cruciale nel design dei nuovi componenti e per lo sviluppo di nuove procedure di manutenzione. Tale conoscenza è particolarmente rilevante per le superleghe ad alta resistenza di recente concezione e deve essere estesa a un ampio range di temperature.
Per quanto riguarda la metodologia, a livello teorico il progetto si propone di usare strategie di stima non standard basate su algoritmi genetici e su reti neurali, unitamente ad algoritmi derivanti dal mondo dell’ottimizzazione topologica delle strutture. Tali approcci non sono mai stati testati in questo settore e presentano un enorme potenziale per problemi di grandi dimensioni come quelli trattati. A livello sperimentale il progetto vuole sviluppare metodi di identificazione innovativi per determinare le caratteristiche dinamiche dei componenti fin dalle prime fasi del progetto, riducendone quindi i rischi ed i costi di sviluppo. Tali metodi si fondano su algoritmi genetici e su reti neurali e sono in grado di migliorare in modo sostanziale le performance delle attuali tecniche basate su ping-test e su misure in campo. L’efficacia dei nuovi metodi sarà verificata su test-case indicati del partner industriale che comprenderanno camere di combustione e stadi di compressori e turbine.
I risultati del presente progetto avranno un notevole impatto sulla progettazione di componenti operanti ad alta temperatura, quali camere di combustioni e stadi di compressori e turbine. In particolare, la riduzione dei tempi di sviluppo e dei rischi associati, così come il miglioramento atteso nelle capacità di progettazione, consentiranno una rapida introduzione di sistemi di combustione a basso contenuto di CO2 (combustione di green fuels come idrogeno, ammoniaca e metanolo) e a basse emissioni di NOx (Ultra Low NOx combustion systems).
L’impatto della ricerca riguarderà anche le procedure di manutenzione preventiva, che richiedono una dettagliata conoscenza del sistema. I risultati della ricerca avranno un’importante ricaduta su molti ambiti industriali, quali i settori Energetico, Oil&Gas, propulsione aeronautica e automotive.