بهینه‌سازی سینماتیکی موتور استرلینگ براساس افزایش کار خروجی و با درنظرگرفتن فضای اشغالی موتور

Abstract

موتور استرلینگ به دلیل برخی مزایا از جمله سروصدای کم، احتراق خارجی بودن و توانایی استفاده از انرژی خورشیدی و دیگر انرژی های نوین، توجه پژوهشگران را در سال‌های اخیر به خود جلب نموده است. همچنین این موتورها در کاربردهایی با اختلاف دمای کم و یا زیاد قابل استفاده هستند. بدیهی است نوع سیلندرهای مورد استفاده، نحوه چیدمان آن‌ها و مکانیزم منتقل‌کننده حرکت می‌تواند بر روی عملکرد این موتور تاثیرگذار باشد. از سویی مهندسان و طراحان همواره به دنبال افزایش راندمان و کارایی در سیستم‌های مکانیکی هستند که در موتورها می‌تواند منجر به افزایش کار و یا توان خروجی موتور شود. در این مطالعه، در ابتدا به تحلیل ابعادی انواع مختلف موتور استرلینگ پرداخته می‌شود. سپس با تعریف پارامترهای هندسی موتور به عنوان متغیرهای طراحی، کار خروجی موتور با استفاده از روش‌های بهینه‌سازی بیشینه خواهد شد. همچنین، برای جلوگیری از افزایش ابعاد موتور و فضای اشغالی آن، از روابط قیدی در مساله استفاده خواهد شد. بهینه‌سازی سینماتیکی بر روی چهار نوع مختلف از موتور استرلینگ اعمال می‌شود. برای حل مساله از سه روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک، الگوریتم ازدحام ذرات و الگوریتم رقابت استعماری استفاده شده است. نتایج بهینه‌سازی سینماتیکی نشان می‌دهد کار خروجی موتور با ابعاد بهینه، حدودا 45/1 تا 59/4 برابر شده است.