طراحی بهینه یک شیار محیطی بر اساس بهبود عملکرد کمپرسور محوری گذرصوتی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، شبکه های عصبی و الگوریتم ژنتیک چندهدفه

Abstract

هدف این مقاله طراحی بهینه یک شیار محیطی برای کمپرسور گذرصوتی روتور 37 ناسا است. پارامترهای طراحی شامل عمق، عرض و موقعیت قرارگیری شیار و توابع هدف شامل حاشیه وامانش و راندمان بیشینه می­باشند و از نسبت فشار وامانش به عنوان معیاری برای انتخاب طرح بهینه استفاده شده است. مدل­سازی ریاضی کمپرسور که شامل برقراری رابطه بین متغیرهای طراحی و توابع هدف می­باشد، با استفاده از شبکه­های عصبی صورت گرفته است. به منظور آموزش شبکه­های عصبی، از نتایج حاصل از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای 123 نقطه طراحی استفاده شده است. در ادامه، طراحی بهینه به وسیله الگوریتم ژنتیک چند هدفه انجام شده است که منجر به مجموعه­ای از پاسخ­های بهینه (پرتو فرانت) گردیده است. پس از مرتب­سازی این مجموعه بر اساس بیشترین حاشیه وامانش، اولین پاسخی که نسبت فشار وامانش آن بیشتر از نسبت فشار وامانش حالت پوسته صاف بود به عنوان پاسخ نهایی انتخاب گردید. شبیه­سازی این طرح نشان داد که شیار بهینه منجر به افزایش 2/6 درصدی حاشیه وامانش می­شود و تأثیر بسیار ناچیزی بر راندمان کمپرسور دارد.