UGELLO DI PRIMO STADIO DI UNA TURBINA DI ALTA PRESSIONE: ANALISI STRUTTURALE E STIMA DELLA VITA UTILE
Dipartimento
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Relatori
relatore Prof. Chiarelli, Mario Rosario tutor Ing. Maggiani, Gianluca
Parole chiave
analisi strutturale
fatigue analysis
finite elements method
gas turbine
high pressure turbine
metodo agli elementi finiti
nozzle
static analysis
turbina a gas
turbina di alta pressione
ugello
verifica a fatica
verifica statica
Data inizio appello
20/06/2017
Consultabilità
Completa
Riassunto
Il seguente lavoro consiste nello studio di carattere strutturale di un componente di una turbina a gas bialbero adibita alla generazione di potenza in campo industriale. In particolare è stato analizzato l’ugello del primo stadio della turbina di alta pressione. Questa tesi è stata sviluppata durante un periodo di tirocinio presso il dipartimento Turbomachinery Solutions (Airfoils and hot gas path) di General Electric Oil & Gas a Firenze.
Poichè l’ugello primo stadio si trova direttamente a valle della camera di combsutione, la temperatura del gas che ne lambisce il profilo è superiore ai 1000°C, rendendo l’ugello stesso un componente critico della turbina, esso deve quindi garantire la resistenza a carichi termo meccanici elevati.
Nella prima parte di questo lavoro si è realizzato un modello agli Elementi Finiti del componente e realizzata un’anlisi strutturale statica e dinamica. Le condizioni al contorno imposte corrispondono alla condizione operativa di regime della macchina. Nella seconda parte è stata eseguita una stima della vita utile del componente. E’ stato analizzato il transitorio dell’ugello durante il ciclo operativo e compiute le analisi a fatica per bassi ed alti numeri di cicli (LCF e HCF). Per l’analisi LCF in particolare si sono calcolati il numero di cicli necessari all’iniziazione di un difetto e per la propagazione della cricca. Del componente è stata infine analizzata la sua resistenza a creep ed ossidazione.
Il risultato dello studio ha confermato l’esito positivo dei risultati ottenuti durante la campagna di prove del primo prototipo, garantendo la resistenza dell’ugello.
