پديد آورنده :
پورسينا، محمدرضا
عنوان :
شبيه سازي عددي جريان عبوري از كمپرسور محوري در شرايط طرح و غيرطرح به كمك نرم افزار فوم اكستند
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پنج، 88ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمود اشرفي زاده
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور
توصيفگر ها :
كمپرسور , شبيه‌سازي عددي , فوم اكستند , شبكه بندي خودكار
استاد داور :
مهدي نيلي احمدآبادي، محسن ثقفيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/08/12
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/09/17
چكيده فارسي :
به دنبال ساخت اولين نمونه‌هاي توربين‌گازي، نياز به بهينه¬سازي و افزايش بهره‌وري پروانه‌هاي محوري آن، دغدغه‌ي اصلي مهندسان گرديد. شبيه‌سازي جريان در حالت سه‌بعدي را، مي‌توان مهم‌ترين گام در فرآيند طراحي نهايي و بهينه سازي كمپرسورها برشمرد. از اين‌رو هدف اصلي اين پژوهش، ايجاد ساختاري مناسب، براي شبيه‌سازي عددي كمپرسور محوري در نرم‌افزار فوم اكستند قرار داده شد. در اين راستا، هندسه روتور ناسا 67 به عنوان دامنه‌ي مورد بررسي انتخاب گرديد، و در ادامه به كمك نرم افزار فوم‌اكستند، ساختاري مناسب براي موازي‌سازي مسئله و كاهش زمان اجرايي فراهم آمد. به دنبال ايجاد ساختار ياد شده، متغيرهاي جريان، فراخواني هندسه، تعيين ثوابت فيزيكي و شرايط كنترلي مسئله پياده سازي شدند، و در ضمن آن، به امكان‌سنجي قابليت‌هاي نرم‌افزار متن‌باز فوم‌اكستند و شناسايي مشكلات آن پرداخته شد.
گزارش‌ها و نتايج شبيه‌سازي‌هاي ارائه شده براي اين كمپرسور محوري، عمدتا پيرامون دو حالت طرح، يعني حالت نزديك به بيشينه بهره‌وري، و حالت غيرطرح يا همان حالت نزديك به واماندگي بوده، كه به سان طرحواره‌ها و نمودارهايي در راستاي طولي تيغه، راستاي گام و راستاي محوري جريان ارائه گرديده، و در فرجام آن، با اجراي شبيه‌سازي‌هاي متعدد، به شناسايي طرحواره‌ي كمپرسور در بازه‌ي 60 تا 120 درصد سرعت چرخشي اصلي، مبادرت ورزيده شده است. اصلاح حلگر محاسباتي و ايجاد ساختاري براي الگوريتم‌هاي بهينه ساز و يادگيري عميق، كه در بطن يك برنامهاي متن‌باز عمل كنند، دورنمايي است، كه گام اولش در اين پژوهش نهاده شد.
در امتداد دورنماي اين پژوهش و به منظور هموارسازي و استقلال فرآيند توليد هندسه و شبكه‌بندي از نرم‌افزارهاي تجاري، نسخه‌ي آزمايشي برنامه‌ي توليد شبكهي خودكار براي توربوماشين‌ها، با بيش از 5000 خط كد محاسباتي به زبان C نگاشته شد. طرحواره‌ي پياده‌سازي شده در اين برنامه از الگوي " اٌ – اچ – گريد " پيروي مي‌كند، كه در شبكه‌بندي تمامي تيغه‌هاي كمپرسورها، كيفيت شبكه و نتايج شبيه‌سازي مشابهي را با ديگر نرم‌افزارهاي توليد شبكهي خودكار حاصل مي‌گرداند. بدون شك توسعه، ويرايش و بهينه‌سازي اين برنامه به قصد در دسترس عموم قرار گرفتن آن در قالب برنامهاي متن‌باز، كمك شاياني به شبيه‌سازي توربوماشين‌ها در نرم‌افزار اپن‌فوم خواهد نمود.
چكيده انگليسي :
Following the construction of the first gas turbines, the need to optimize and increase the efficiency of their axial fans became the main concern of engineers. Since the flow in the compressor is strongly influenced by the aerodynamics of the rotor and stator blades, a wide range of studies were focused on Blade optimization. The use of open source software will be very effective to work in this context.
simulation of flow around the axial compressor using an open-source software is the main goal of this research. for this reason, NASA Rotor 67 were chosen as the case study. Following, the mentioned structure created with definition of flow variables, geometry, physical constants and control parameters.
After successfully accomplished preprocessing steps, a number of numerical simulations is performed with the so-called "frozen rotor" approach in order to assemble a performance curve for NASA Rotor 67 turbofan at the 60 percent to 120 percent of the nominal angular velocity. Results are presented in terms of graphical representations of flow field quantities at various sections of the domain. Furthermore, overall computed turbofan characteristics like efficiency, mass flow and total pressure ratio are also shown. The first step of optimization was carried out in this work. Some Modifications are needed to improve the solver performance for compressible flows in the Foam-Extend.
استاد راهنما :
محمود اشرفي زاده
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور
استاد داور :
مهدي نيلي احمدآبادي، محسن ثقفيان
