روشی نوین در طراحی معکوس مبتنی بر گلوله- اسپاین برای مجاری متقارن محوری با کاربرد در توربین‌های گازی

Abstract

در این تحقیق یک روش جدید برای طراحی معکوس مجاری تقارن محوری ارائه شده‌است. این روش که جزء روش‌های تکراری است، با یک حدس اولیه برای هندسه مجرا شروع شده و تا رسیدن به هندسه مطلوب، پس از هر مرحله حل عددی جریان، یک اصلاح شکل برای رسیدن به توزیع فشار مطلوب صورت می گیرد. تغییر شکل مجرا توسط یک الگوریتم جدید بنام گلوله-اسپاین انجام می‌شود که در این تحقیق معرفی و توسعه داده می‌شود. در این الگوریتم، دیواره مجرا با گلوله‌های فرضی جایگزین می‌شود که به‌صورت آزادانه می توانند در راستاهای مشخصی به‌نام اسپاین حرکت کنند. در هر مرحله تغییر شکل مجرا، معادلات اویلر روی صفحه تقارن محوری مجرا حل می‌شود. نرخ همگرائی بالا و امکان ترکیب آسان و سریع این الگوریتم با هر کد تحلیل جریان را می‌توان از مزایای اصلی این روش بیان کرد. با اصلاح توزیع فشار روی دیواره‌های داخلی و خارجی یک نازل حلقوی، به‌عنوان یک مورد عملی، از این روش برای اصلاح شکل هندسی آن استفاده می‌شود. با استفاده از این روش در نازل توربین گاز یک موتور جت، ضریب پیشرانش حدود 2 درصد و نیروی پیشرانش حدود 7 درصد بهبود یافته است.