Estudio de la resistencia del álabe y disco de una turbina a gas aeronáutica empleando el método de los Elementos Finitos

Abstract

El presente trabajo consiste en utilizar el método de los elementos finitos para el cálculo de un álabe y su disco de una turbina de avión. En primer lugar, hallamos los esfuerzos críticos en el alabe debido a las aplicaciones de las fuerzas centrifugas y geodinámicas, las cuales generan esfuerzos de tracción y de flexión principalmente. El disco se ve afectado por los esfuerzos causados por la fuerza centrífuga y la térmica (diferencia de temperatura entre la parte del cubo (central) y corona (periférica) del disco. Comparando estos resultados con los obtenidos anteriormente por métodos tradicionales, llegamos a validar nuestros resultados calculados por el método de los elementos finitos. Finalmente hallaremos las frecuencias naturales y modos de vibración del álabe y el disco de la turbina, llegando a conclusiones que concuerdan con los publicados en la bibliografía científica.

The present work consists of using the method of the finite elements for the calculation of a blade and his disc of an aeronautical turbine. First, we find the critical stress in the blade due to the applications of the centrifugal forces and gas dynamics forces, which generate stress of traction and of flexion. The disc is affected by the stresses caused by the centrifugal force and the thermal force (the temperature differences between the central part and external part of the disc). Comparing these results with those obtained previously for traditional methods, we manage to validate our results which were calculated by the method of the finite elements. Finally, we will find the natural frequencies and shapes of the oscillation of the blade and disc of the turbine, coming to conclusions that agree with the published in the scientific bibliography.