Experimental Verification of Effect of Different Fluid Properties on the Vibration Response of a Cantilever Rotor

Abstract

The current analysis is an effort to obtain the vibration characteristics of the cantilever rotor shaft with an extra mass added at the free end of the rotor shaft partially immersed in the viscous medium. This work is concentrated on the theoretical analysis of the natural frequency and amplitude of the spinning cantilever rotor shaft with addition mass using the influence coefficient method. The influence of fluid forces is studied using the Navier-Stoke’s equation. The gap ratio (ratio of the fluid-filled container radius to the shaft radius) and viscosity of the fluid are taken as the main variable parameters. MATLAB programming is used to obtaining vibration behavior from the theoretical expressions. Аn obtained result from the numerical analysis is validated by the comparison of the results of experimental analysis.

Запропонований аналіз має метою отримати характеристики коливань валу консольного ротора з додатковою масою на вільному кінці валу, частково зануреного у в'язке середовище. Увага зосереджена на теоретичному аналізі власних частот та амплітуд обертового консольного валу з додатковою масою з використанням методу коефіцієнта впливу. Вплив сил рідини вивчається за допомогою рівняння Нав'є-Стокса. Коефіцієнт зазору (відношення радіуса ємності, наповненої рідиною, до радіуса валу) та в'язкість рідини приймаються за основні змінні параметри. Для отримання вібраційної поведінки з теоретичних виразів використовується програмування MATLAB. Отриманий результат чисельного аналізу підтверджується порівнянням з результатами експериментального аналізу.