پديد آورنده :
نفر سفيددشتي، مهرداد
عنوان :
توسعه يك روش طراحي پروفيل پره توربين جريان محوري در رژيم مادون صوت و گذر صوت با تركيب الگوريتم ژنتيك و حل گر جريان لزج
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
چهارده، ۱۰۰ ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني
توصيفگر ها :
توربين جريان محوري , بهينه سازي , رديف پره , الگوريتم ژنتيك , حلگر جريان لزج
استاد داور :
محمود اشرفي زاده، محسن ثقفيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/04/09
چكيده فارسي :
چكيده عملكرد توربينهاي گازي براي توليدكنندگان و مصرفكنندگان اهميت بالايي دارد بهنحويكه سودآوري آنها وابسته به عملكرد مناسبشان ميباشد از طرفي توسعه توربينهاي گازي صنعتي به علت هزينه بالاي تست و كارهاي آزمايشگاهي نيازمند به سرمايهگذاري زيادي است لذا با توجه به نياز روزافزون به افزايش بهرهوري توربينهاي گازي استفاده از روشهاي عددي در بهينهسازي توربوماشينها توسعه يافته است در پژوهش حاضر بهينهسازي پروفيل دوبعدي رديف پره توربين گاز جريان محوري انجام گرفته است منظور از رديف پره مجموعهاي از پرههاي يكسان است كه بهصورت تكرارشونده در كنار هم بهصورت ثابت قرار دارند و جريان هواي پرفشار از بين آنها عبور ميكند هر بهينهسازي عددي داراي سه جز اصلي ميباشد اين اجزا عبارتاند از معرفي هندسه بهصورت پارامتري توليد شبكه محاسباتي و حل معادلات حاكم بر ميدان جريان و درنهايت الگوريتم بهينهساز در اين پژوهش براي اولين بار از يك روش طراحي پروفيل پره به نام CIRCLE با 00 متغير در پارامتري كردن هندسه پره استفاده شده است مزيت اصلي اين روش توليد پرههايي با توزيع انحناي پيوسته ميباشد كه اين امر موجب يكنواختي توزيع فشار و سرعت بر روي سطح پره ميگردد از نرمافزار گمبيت براي توليد شبكه محاسباتي استفاده شده و حل معادلات حاكم بر ميدان جريان توسط نرمافزار انسيس فلوئنت صورت گرفته است همچنين از الگوريتم ژنتيك بهعنوان الگوريتم بهينهساز استفاده شده و با ايجاد ارتباط خودكار ميان اين اجزا امكان بهكارگيري اين الگوريتم در بهينهسازي ميسر شده است تابع هدف در طول بهينهسازي كاهش تلفات فشار كل در نظر گرفته شده و قيدهاي مربوط به دبي جرمي ميزان بارگذاري پره زاويه جريان در خروجي بر تابع هدف تحميل شده است در تابع هدف دوم قيد مربوط به سطح مقطع پره نيز به تابع هدف قبلي اضافه شده است درنهايت الگوريتم ايجادشده براي بهينهسازي چند پره مختلف كه اطلاعات آنها در دسترس ميباشد در رژيمهاي جريان مادون صوت و گذر صوت به كار برده شد براي يكي از اين پرهها در حالت جريان خروجي مادون صوت كاهش تلفات به ازاي تابع هدف اول 6 41 درصد و به ازاي تابع هدف دوم 6 01 درصد به دست آمد براي همان پره در رژيم جريان گذر صوت ميزان كاهش تلفات اين پره به ازاي اين دو تابع هدف به ترتيب 9 41 درصد و 6 81 درصد حاصل شد در حالت سوم الگوريتم بهينهساز براي يك پره با نسبت فشار 1 1 به كار برده شد كه در اين حالت كاهش 5 7 درصدي و 5 9 درصدي به ازاي اين دو تابع هدف حاصل شد بدليل پارامترهاي بكار رفته در تعريف هندسه الگوريتم طراحي ارائه شده داراي انعطاف پذيري بيشتر و عملكرد بهتري در مقايسه با روشهاي مشابه ديگر بوده و در همان نسلهاي ابتدائي به هندسه با عملكرد بالاتر همگرا ميشود علاوه بر اين امكان استفاده از اين روش بهينهسازي براي پرههاي مختلف توربين كمپرسور و انواع ايرفويل وجود دارد كلمات كليدي توربين جريان محوري بهينهسازي رديف پره الگوريتم ژنتيك حلگر جريان لزج هشت
چكيده انگليسي :
111 Developement of a new method for designing the blade profile of anaxial flow turbine in subsonic and transonic regimes with incorporating genetic algorithm into a viscous flow solver Mehrdad Nafar Sefiddashti m nafar@me iut ac ir Date of Submission 2018 05 29 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mahdi Nili Ahmadabadi m nili@cc iut ac irAbstractThe operation of gas turbines is important for producers and consumers so that their profitability depends ontheir proper performance On the other hand the development of industrial gas turbines requires a lot ofinvestment due to the high cost of tests and experiments Therefore due to the raising need to increase theefficiency of gas turbines numerical methods have been developed to optimize turbomachines In thisresearch the optimization of 2D profile of the cascade of an axial flow turbine has been performed For thecascade the sets of identical blades which are repeated in a continuous manner are stacked together and thehigh air flow passes through them Each numerical optimization has three main components Thesecomponents include the introduction of parametric geometry the production of a computational network andsolving the governing equations of the flow field and ultimately the optimization algorithm In this research for the first time a CIRCLE profile design method with 33 variables has been used to parameterize the bladegeometry The main advantage of this method is the production of blades with continuous curvaturedistribution which makes the pressure and velocity distribution evenly distributed over the surface of theblade The Gambit software has been used to generate the computational grid and the solution of thegoverning equations on the flow field has been made using the Ansys Fluent software Genetic Algorithm isalso has been used as an optimization algorithm and by making an automatic connection between thesecomponents it is possible to apply this algorithm for optimization The reduction of total pressure losses hasbeen considered as the objective function during optimization and the constraint of mass flow rate bladeloading and outlet flow angle has been imposed on the target function In the second objective function aconstraint for the cross sectional area of the blade is also has been added to the previous target function Finally an algorithm has been developed to optimize some various blades whose data are available insubsonic and transonic flow regimes For one of these blades in the case of subsonic outlet flow the lossreduction for the first function was 14 6 and for the second target function was 13 6 For the same bladein the transonic flow regime the loss rate of this blade for these two target functions was 14 7 and 10 6 respectively In the third case the optimization algorithm has been used for a blade with a pressure ratio of1 1 in which case the reduction was 9 5 and 7 5 for these two objective functions respectively Becauseof the parameters has been used to define geometry the proposed design algorithm has more flexibility andperformance than the other similar methods and converges to a higher performance geometry in the firstgenerations In addition it is possible to use this optimization method for turbine blades compressors andvarious types of airfoil Keywords Axial flow turbine Optimization Cascade Genetic Algorithm viscous flow solve
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني
استاد داور :
محمود اشرفي زاده، محسن ثقفيان
