بهینه‌سازی سه‌بُعدی آیروترمودینامیکی پره استاتور توربین گاز جریان-محوری در یک بستر محاسباتی متن‌باز
چکیده
توربین‌های گازی از اصلی‌ترین تجهیزات تولید توان در صنایع گوناگون هستند. به جهت بهبود عملکرد این تجهیز، یکی از راه‌ها بهینه‌سازی عملکرد آیرودینامیکی پره‌های ثابت و متحرک است. در مقاله حاضر یک بستر محاسباتی جهت بهینه‌سازی خودکار آیروترمودینامیکی سه‌بُعدی پره استاتور توربین گاز با استفاده از نرم‌افزارهای متن‌باز ارائه می‌شود. این بستر برای بهینه‌سازی آیروترمودینامیکی هرنوع پره سه‌بعدی قابل استفاده است و شامل مدل‌سازی پارامتری هندسه سه‌بعدی، تولید شبکه محاسباتی، حل جریان با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و اعمال الگوریتم بهینه‌سازی است. برای مدل سازی سه‌بعدی پره، از مدل‌سازی دوبعدی با استفاده از منحنی بِزیر و تشکیل مدل سه‌بعدی با خط انباشتگی از نوع اسپلاین استفاده شده است. شبیه‌سازی جریان سیال با حل جریان تراکم‌پذیر و لزج حول پره بر شبکه چند‌بلوکی باسازمان با پردازش موازی انجام شده است و الگوریتم ژنتیک برای بهینه‌سازی به کار رفته است. بهینه‌سازی با چهل و پنج متغیر که تغییر ضخامت در پنج مقطع در ارتفاع پره و تغییر در پارامترهای سه‌بعدی پره یعنی خمیدگی، کشیدگی و پیچش را ممکن می‌سازند، انجام شده است. در نتیجه بهینه‌سازی پره با تابع هدف فشار کل خروجی، 5% کاهش ضریب افت فشارکل حاصل شده است. استفاده از نرم‌افزارهای متن‌باز در بستر بهینه‌سازی، حداکثر امکان خصوصی‌سازی و انجام تنظیمات را برای کاربر فراهم می‌آورد. نتایج نشان می‌دهد بستر محاسباتی ارائه شده می‌تواند به خوبی برای بهینه‌سازی آیروترمودینامیکی توربوماشین‌ها به کار گرفته شود.
کلید واژگان
بهینه‌سازی آیروترمودینامیکیدینامیک سیالات محاسباتی
مدل‌سازی هندسی
توربین گازی
نرم‌افزار متن‌باز
شماره نشریه
10تاریخ نشر
2018-01-011396-10-11
ناشر
دانشگاه تربیت مدرسسازمان پدید آورنده
دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتیدانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی
شاپا
1027-59402476-6909
