شماره مدرك :
18075
شماره راهنما :
15769
پديد آورنده :
طالبيان، محمدعلي
عنوان :

بهينه سازي اجكتور مافوق صوت با استفاده از روش الحاقي به همراه مطالعه ي عددي تاثير حفره روي عملكرد اجكتور

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1401
صفحه شمار :
[ده]، 88ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
اجكتور فراصوت , بهينه سازي پارامتري , روش الحاقي , حفره آيروديناميكي , پس فشار
استاد داور :
احمد سوهانكار اصفهاني، ايمان چيت ساز
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/09/08
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
دانشكده :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/09/12
كد ايرانداك :
2872221
چكيده فارسي :
اجكتورها كاربردهاي زيادي از جمله ايجاد خلا يا مكش دارند و در مواردي جايگزين مناسب پمپ¬ها هستند. كارايي اجكتور بصورت نسبت مكش تعريف ميشود كه برابر نسبت دبي جرمي سيال ثانويه مكش شده به سيال اوليه محرك است. كارايي اجكتورها هم در نقطه¬ي طراحي و هم در نقاط خارج طراحي با پس فشار¬هاي بيشتر داراي اهميت است. بسته به نسبت مساحت خروجي به مساحت گلوگاه نازل همگرا-واگرا، سيال فراصوت خروجي از نازل مي¬تواند يكي از سه حالت فرومنبسط، آيزنتروپيك و فرامنبسط را داشته باشد. با توجه به تفاوتهاي ساختاري جريان سيال خروجي از نازل اوليه در سه حالت مذكور، هندسه¬¬ي ديواره¬هاي اجكتور نقش مهمي در كارايي اجكتور دارد. در بخش اول اين پژوهش، بهينه سازي هندسه اجكتور در هر سه حالت فرومنبسط، آيزنتروپيك و فرامنبسط بطور جداگانه انجام شد. در بهينه سازي صورت گرفته، هندسه نازل اوليه ثابت و ديواره هاي مجراي ثانويه، محفظه اختلاط و ديفيوزر با استفاده از تركيب بهينه سازي پارامتري و الحاقي اصلاح شد. در بهينه سازي پارامتري، ارتفاع بهينه¬ي محفظه¬ي اختلاط به ازاي حالتهاي مختلف جريان اوليه فراصوت خروجي بدست آمد. سپس، پروفيل بهينه¬ي ديواره هاي مجراي ثانويه، محفظه مكش و محفظه اختلاط با استفاده از حل معادلات الحاقي در ماژول الحاقي نرم¬افزار انسيس فلوئنت محاسبه شد. بهينه سازي الحاقي توانست نسبت مكش را به ترتيب 5/20، 3/15 و 5/16 درصد براي حالت فرومنبسط، آيزنتروپيك و فرامنبسط افزايش دهد. براي ارزيابي تابع هدف، از حلگر جريان لزج تراكم پذير فشار مبنا با مدل آشفتگي k_ω sst استفاده شده است. افت كارايي اجكتورها در پس¬فشارهاي بيشتر از پس¬فشار طراحي، يكي از چالشهاي طراحي اجكتورها است. لذا، در بخش دوم پژوهش، ايده¬ي افزودن حفره آيروديناميكي به محفظه¬ي اختلاط اجكتور به منظور افزايش كارايي اجكتور در پس فشارهاي بيشتر از نقطه¬ي طراحي مورد بررسي عددي قرار گرفت و بهينه سازي تركيبي پارامتري و الحاقي روي حفره هاي افزوده شده صورت گرفت. نتايج اين بخش نشان داد افزودن حفره بهينه در پس فشارهاي بالا كارايي اجكتور را بطور قابل ملاحظه¬اي افزايش ميدهد كه باعث افزايش قابل توجه محدوده عملكردي اجكتور مي¬شود. اجكتور داراي حفره به ازاي 10 درصد افزايش پس فشار نسبت مكش را به ميزان 50 درصد در مقايسه با اجكتور بدون حفره افزايش داده است.
چكيده انگليسي :
Ejectors have many uses, such as creating a vacuum or suction, and in some cases they are suitable alternatives to pumps. The efficiency of the ejector is defined as the entrainment ratio, which is equal to the ratio of the mass flow rate of the suctioned secondary fluid to the primary driving fluid. The efficiency of the ejectors is important both at the design point and at the off-design points with higher back pressures. Depending on the ratio of the outlet area to the throat area of the converging-diverging nozzle, the supersonic fluid coming out of the nozzle can have one of three states: under-expanded, isentropic and over-expanded. Considering the structural differences of the fluid flow coming out of the primary nozzle in the three mentioned states, the geometry of the ejector walls plays an important role in the efficiency of the ejector. In the first part of this research, the geometry optimization of the ejector was done separately in all three modes of underexpansion, isentropic and overexpansion. In the optimization, the fixed primary nozzle geometry and secondary duct walls, mixing chamber and diffuser were modified using a combination of parametric and adjoint optimization. In parametric optimization, the optimal height of the mixing chamber was obtained for different states of the initial supersonic flow. Then, the optimal profile of the walls of the secondary duct, the suction chamber and the mixing chamber was calculated by solving the adjoint equations in the adjoint module of AnsysFluent software. Additional optimization was able to increase the suction ratio by 20.5%, 15.3% and 16.5%for underexpanded, isentropic and overexpanded states, respectively. To eva‎luate the objective function, the compressible viscous flow solver of base pressure with the k_ω sst turbulence model has been used. Ejector efficiency loss at back pressures higher than the design back pressure is one of the challenges of ejector design. Therefore, in the second part of the research, the idea of adding an aerodynamic cavity to the mixing chamber of the ejector in order to increase the efficiency of the ejector at back pressures higher than the design point was numerically investigated and combined parametric and adjoint optimization on the added cavities. done. The results of this section showed that adding the optimal cavity after high pressures significantly increases the efficiency of the ejector, which significantly increases the functional range of the ejector. An ejector with a cavity has increased the suction ratio by 50% for a 10% increase in back pressure compared to an ejector without a cavity.
استاد راهنما :
مهدي نيلي احمدآبادي
استاد داور :
احمد سوهانكار اصفهاني، ايمان چيت ساز
لينک به اين مدرک :

بازگشت