Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 34. 23 september 1952 - Skovelfladder i turbomaskiner, av Erik Nilsson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
16 september 1952
■ 761
Skovelfladder i turbomaskiner
Tekn. lic. Erik Nilsson, Trollhättan
Genom den moderna teknikens utveckling har
inan i många fall tvingats att även vid det
praktiska konstruktionsarbetet uppmärksamma
svängningsfenomen som tidigare huvudsakligen
blott varit av teoretiskt intresse. Ett exempel
härpå är fladdersvängningarna. Dessa, som är en
form av självinducerade svängningar, kan under
vissa omständigheter uppstå hos en kropp som
kringströmmas av ett medium, t.ex. luft, med
tillräckligt stor hastighet. Karakteristiskt för
fladdersvängningarna är härvid att ett
energiutbyte äger rum mellan den svängande kroppen
och mediet på sådant sätt att svängningen
underhålles eller förstärkes. Sitt namn har
fladderfenomenet fått från rörelsen hos en flagga eller
vimpel under vindens inverkan.
Energiutbytet vid fladdersvängningen
förmedlas av de aerodynamiska krafter, som uppträder
till följd av den svängande kroppens instationära
rörelse relativt mediet. Intresset för dessa
instationära luftkrafter uppstod redan i början av
detta århundrade och var då närmast föranlett
av studier över fåglarnas sätt att flyga med
vingslag. Senare fick intresset emellertid en ny och
allvarligare bakgrund, då det vid tiden efter
första världskriget inträffade en del fall av
ving-fladder hos flygplan.
Forskningarna på fladderområdet bedrevs
huvudsakligen i Tyskland, där ett av de
grundläggande arbetena publicerades 1924 av W
Birn-baum1. Med utgångspunkt från Prandtls teori för
den bärande virveln behandlar han den
instationära uppdriften hos en plan platta, som utför
en harmonisk rörelse i ett strömmande medium.
Ett annat betydelsefullt arbete, som på sätt och
vis kompletterade Birnbaums teori, utfördes av
H Wagner2, som med hjälp av teorin för
konform avbildning kunde härleda uttryck för de
instationära luftkrafterna utan att göra några
förutsättningar om rörelsens natur.
Birnbaums och Wagners arbeten fortsattes av
andra forskare, bland vilka Kassner—Fingado3,
Küssner—Schwartz4 och Theodorsen5 kan
nämnas. Küssner och Theodorsen har var för sig
utformat teorier som möjliggjort en systematisk
beräkning av fladderegenskaperna hos t.ex. en
flygplanvinge, den förre med utgångspunkt från
Birnbaums tankegångar om virvelfördelningen
och den senare utnyttjande Wagners metod med
533.6.013.42 : 621-226.2
konform avbildning av hastighetsfälten.
Küss-ners och Theodorsens uttryck för de instationära
luftkrafterna kan emellertid transformeras över
till varandra och är således ekvivalenta.
Inverkan på de instationära luftkrafterna av
kompres-sibilitetsfenomen och överljudhastigheter har
även studerats av olika forskare.
Olika slag av fladdersvängningar
Som nämnts innebär fladder att energi
överföres från det strömmande mediet till det
svängande systemet. Detta har man funnit kunna ske,
om två eller flera slag av svängningar, t.ex.
böjnings- och torsionssvängningar, samtidigt ingår
i rörelsen men fasförskjutna på ett visst sätt i
förhållande till varandra. För att detta skall vara
möjligt erfordras att hastigheten hos det
förbi-strömmande mediet är tillräckligt stor.
Den hastighet, vid vilken i genomsnitt per
tidsenhet den från mediet överförda energin är lika
stor som den som absorberas genom olika
dämpningsfenomen och då rörelsen således är
harmonisk, definieras som den för fladder kritiska
hastigheten. Detta gränstillstånd är av stort
intresse, då det markerar övergången mellan ett
stabilt och ett instabilt rörelsetillstånd. Det förra
kännetecknas av att en svängning, som på ett
eller annat sätt uppstår, efter hand dämpas ut,
medan förhållandet blir det motsatta i det
instabila fallet, där svängningens amplitud successivt
ökar. I allmänhet motsvaras ett rörelsetillstånd
som ligger på den instabila sidan av det
harmoniska gränstillståndet av en högre lufthastighet
än ett tillstånd på den stabila sidan, men även
det motsatta förhållandet kan i vissa fall
förekomma.
Helt naturligt ägnas inom flygtekniken stor
uppmärksamhet åt fladdersvängningar, men
även inom andra grenar av tekniken har man
kommit i kontakt med dessa fenomen.
Turbin-och kompressorskovlar i axiella turbomaskiner
är konstruktionselement som har många
beröringspunkter med flygplanvingar, bl.a. det
förhållandet att de förbiströmmas av ett medium
med stor hastighet. Då vidare
utvecklingstendensen, särskilt inom reaktionsmotortekniken gått i
riktning mot högre strömningshastigheter och
tunnare och längre skövlar, dvs. mot förhållanden
som alltmer aktualiserar fladderriskerna, har
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
