بهینه سازی پروفیل پره کمپرسور محوری گذرصوتی با استفاده از الگوریتم ژنتیک و دینامیک سیالات محاسباتی

در پژوهش حاضر به بهینه سازی هندسه پروفیل پره ی روتور ۶۷ ناسا با هدف کاهش افت فشار و با حفظ زاویه چرخش جریان در مقاطع مختلف پرداخته شده است. این روش بهینه سازی از تلفیق یک روش تعریف هندسی، یک حل کننده عددی جریان و روش های بهینه سازی عددی بهره گرفته است. فرایند بهینه سازی با ایجاد تغییراتی در خط انحنا، توزیع ضخامت و محل بیشینه ضخامت ایرفویل، انجام شده است. هندسه ایرفویل توسط الگوریتم بی اسپلاین ساخته شده است و طول وتر، ضخامت در نقاط ابتدایی و انتهایی و زاویه خط انحنا در نقاط ابتدایی و انتهایی بعنوان قیود هندسی و چرخش جریان و میزان دبی ورودی بعنوان قیود جریانی اعمال شده است. در نهایت از بین هندسه های تولید شده برای هر مقطع از پره، هندسه ای که دارای بهترین عملکرد می باشد، انتخاب می شود و جایگزین مقطع اصلی می گردد. سپس به منظور اثر بخشی روش بهینه سازی، در نمونه ی اول دو مقطع بهینه را جایگزین کرده و در نمونه ی دوم، سه مقطع بهینه جایگزین شده است. بعد از جایگذاری مقاطع بهینه، به کمک حل عددی جریان در پره های تغییر شکل یافته، میزان راندمان، نسبت فشار و دبی جرمی با پره ی اصلی در نمودار عملکردی مقایسه می گردد. در نمونه ی اول میزان راندمان ۴۸/۰ درصد افزایش داشته است، اما دبی خفگی کاهش پیدا کرده است. در نمونه ی دوم میزان بهبود راندمان ۴۱/۰ درصد است در حالیکه ظرفیت دبی عبوری نیز بهبود پیدا کرده است.

Keywords:

بهینه سازی , پروفیل پره کمپرسور , الگوریتم ژنتیک , دینامیک سیالات محاسباتی , بی اسپلاین , چرخش جریان