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Faculté des Sciences appliquées
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Mémoire
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Quoirin, Vincent ULiège
Promoteur(s) : Golinval, Jean-Claude ULiège
Date de soutenance : 6-sep-2021/7-sep-2021 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/13306
Détails
Titre : Dynamic Analysis of Scroll Compressors Systems
Titre traduit : [fr] Analyse dynamique des systèmes de compresseurs Scroll
Auteur : Quoirin, Vincent ULiège
Date de soutenance  : 6-sep-2021/7-sep-2021
Promoteur(s) : Golinval, Jean-Claude ULiège
Membre(s) du jury : Dimitriadis, Grigorios ULiège
Ponthot, Jean-Philippe ULiège
Bruls, Olivier ULiège
Lenaerts, Simon 
Langue : Anglais
Nombre de pages : 98
Mots-clés : [en] Scroll compressor, experimental and numerical modal analysis, kinematic constraints, linear vibrations, finite element modeling.
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie aérospatiale
Public cible : Chercheurs
Professionnels du domaine
Etudiants
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité spécialisée en "aerospace engineering"
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] Vibrations of Scroll compressors system are the sources of noise and stresses in the different parts of the assembly. For obvious reasons of security and comfort, the level of vibration and sound of that device must therefore be studied with the utmost care. This master thesis covers the development of a modeling technology that simulates the dynamics of compressor systems mounted on grommets and connected with rails.
A vibration model of a multiple compressors system is implemented in a MATLAB code through
different numerical approaches. The representation of the compressor system by finite elements associated with an enforcement of the kinematic constraints between the piping and the compressors using a rigid link appears to be the most cost-effective technique. The influence of the fluid dynamics on the vibratory behaviour of the system is studied through the dynamic stiffness method. It emerges that only the local eigenfrequencies of the system are influenced by the fluid. In the range of operating conditions, the only impact of the fluid was an addition of mass to the piping. The numerical results are compared to an experimental modal analysis. The numerical and experimental global modes of the structure are well correlated. However, huge discrepancies are observed for the local modes in terms of frequencies, these differences being related to approximations chosen to represent the boundary conditions at the binding compressor-pipe.
Different ways to simulate the rail are explored using a commercial finite element software. An accurate and cost-effective approach is identified based on a shell element representation. A straightforward formulation of a triangular first-order shell element is implemented in MATLAB and is validated compared to the reference numerical model. The super element formulation through Craig-Bampton drastically reduces the number of dof while preserving the modal properties of rail. The rail element is then integrated to the compressor system. Finally, numerical outcomes are compared to an experimental modal analysis performed on a tandem configuration mounted on rails. Some differences related to the global mode shapes between the numerical and experimental results are observed, resulting from an approximate modeling of the bindings compressor-rail.


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Auteur

  • Quoirin, Vincent ULiège Université de Liège > Master ingé. civ. aérospat., à fin.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Dimitriadis, Grigorios ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Interactions Fluide-Structure - Aérodynamique expérimentale
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Ponthot, Jean-Philippe ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > LTAS-Mécanique numérique non linéaire
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Bruls, Olivier ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Laboratoire des Systèmes Multicorps et Mécatroniques
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Lenaerts, Simon Emerson SA > R&D
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