بررسی رفتار ترمودینامیکی سیکل استرلینگ و تخمین عملکرد بازیاب حرارتی با استفاده از سیستم های هوشمند بر اساس داده های تجربی

هدف از این مقاله ارائه مدلی قابل اعتماد جهت بررسی رفتار موتور استرلینگ و تخمین عملکرد بازیاب حرارتی می باشد. موتور استرلینگ یک موتور حرارتی برونسوز است که امروزه از سوی مراکز تحقیقاتی مورد توجه زیادی قرار گرفته است. مزایای عمده آن قابلیت استفاده از انواع سوخت های فسیلی و غیرفسیلی، آلایندگی پایین، عملکرد آرام و بدون ارتعاش و... می باشد. جریان سیال عامل در موتور استرلینگ نوسانی و غیردائم بوده و دور موتور و میزان دبی حرارتی نیز تغییر می کند و این امر به پیچیدگی تحلیل عملکرد موتور می افزاید. بازیاب حرارتی نیز با ذخیره سازی و بازپس دادن حرارت، تأثیر زیادی بر میزان بازدهی موتور داشته و به شکل قابل توجهی تابع شرایط کاری موتور می باشد. با آگاهی از میزان بازدهی حرارتی بازیاب در شرایط کاری مختلف و با توجه به مدل موتور، می توان تخمین دقیق تری از میزان توان خروجی و راندمان حرارتی موتور داشت. ارائه یک مدل ریاضی دقیق جهت تحلیل رفتار موتور استرلینگ به دلیل تاثیرگذاری پارامترهای مختلف کاری بسیار پیچیده است. از این رو با طراحی یک سیستم هوشمند عصبی فازی تطبیق پذیر (ANFIS)، از مدل های کلامی فازی در قالب شبکه عصبی جهت تخمین توان خروجی موتور استرلینگ و رفتار ترمودینامیکی سیال عامل عامل استفاده شده است. در ادامه به کمک مدل های ترمودینامیکی، توزیع دمای مبدل های حرارتی و نیز راندمان بازیاب محاسبه شده و دمای منطقه سرد و گرم یک موتور استرلینگ آزمایشگاهی در فرکانس ها و مقدار جرم های متفاوت گاز عامل داخل محفظه موتور اندازه گیری شده و به کمک یک شبکه عصبی هوشمند MLP، برای شرایط مختلف کاری موتور جهت تخمین عملکرد بازتاب، تعمیم داده شده است. اطلاعات تجربی از یک موتور استرلینگ آزمایشگاهی نوع گاما که در مرکز تحقیقات موتور دانشگاه صنعتی مالک اشتر طراحی و ساخته شده بدست آمده است. نتایج مطلوب حاصل از مدل و تطبیق پاسخ آن با نتایج تجربی، صحت مدل ارائه شده را تصدیق می کند.

Keywords:

موتور استرلینگ , سیستم عصبی فازی تطبیق پذیر , توان خروجی , رفتار ترمودینامیکی , بازیاب حرارتی