بررسی عددی سه بعدی تاثیر پارامترهای طراحی نازل سوپرسونیک بر عملکرد توربین ضربه ای

این مقاله بررسی های عددی سه بعدی بر روی تاثیر پارامترهای کلیدی طراحی نازل های سوپرسونیک بر عملکرد توربین ضربه ای سوپرسونیک را شامل است. در آغاز کار، مدل اتلافی مناسب برای برآورد عملکرد کلی توربین سوپرسونیک ارائه شده است. براساس روش طراحی معرفی شده، با انتخاب یک طرح کلی اولیه با عملکرد مشخص، طرح های مختلفی از نازل های سوپرسونیک مجموعه ی توربین ارائه شده است. طرح های به دست آمده با استفاده از تحلیل عددی سه بعدی ارزیابی شده و نتایج مورد مقایسه واقع شده است. نظر به تفاوت های مشاهده شده در عملکرد توربین، روشی برای طراحی بهینه برای این گونه توربین ها ارائه شده است. به منظور بهنیه سازی توربین، از یک برنامه ی بهینه سازی طراحی غیرخطی براساس تئوری بهینه سازی ژنتیک استفاده شده است. راندمان بیشینه ی توربین تابع هدف بهینه سازی بوده و برای رسیدن به آن پارامترهای طراحی و قیود مورد ارزیابی قرار گرفته اند. برای مقایسه و ارزیابی عملکرد توربین بهینه، منحنی مشخصه ی توربین براساس سرعت آیزنتروپیک- راندمان تحلیل شده است. برای به دست آوردن منحنی مشخصه ی توربین از دو روش کلی برای تغییر نسبت سرعت آیزنتروپیک استفاده شده است. بر این اساس، سرعت دورانی روتور توربین تغییر یافته و سرعت آدیاباتیک مطلق ورودی، با تثبیت فشار ورودی حفظ شده است و برعکس. نقطه ی پیک راندمان در سرعت دورانی ثابت و فشار ورودی متغیر، به کمترین نسبت سرعت آیزنتروپیک مربوط می شود. برعکس، در فشار ورودی ثابت و سرعت دورانی متغیر، نقطه ی پیک راندمان در نسبت سرعت آیزنتروپیک بالاتر به وقوع می پیوندد. مطالعات نشان می دهد، راندمان توربین به شدت به پذیرش جزیی وابسته است که تابع کامل پارامترهای کلیدی طراحی نازل می باشد.

کلیدواژه ها:

توربین ضربه ای ، نازل سوپرسونیک ، تحلیل عددی سه بعدی ، الگوریتم ژنتیک