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Tesi etd-05222017-163231


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
FRANCESCHI, MICHELE
URN
etd-05222017-163231
Title
UGELLO DI PRIMO STADIO DI UNA TURBINA DI ALTA PRESSIONE: ANALISI STRUTTURALE E STIMA DELLA VITA UTILE
Struttura
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Commissione
relatore Prof. Chiarelli, Mario Rosario
tutor Ing. Maggiani, Gianluca
Parole chiave
  • metodo agli elementi finiti
  • gas turbine
  • high pressure turbine
  • nozzle
  • static analysis
  • fatigue analysis
  • finite elements method
  • analisi strutturale
  • verifica a fatica
  • verifica statica
  • ugello
  • turbina di alta pressione
  • turbina a gas
Data inizio appello
20/06/2017;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
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.

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