طراحی و بهینه سازی آیرودینامیکی کمپرسور ۱۰ مرحله ای و فن ۳ مرحله ای یک موتور توربوفن با نسبت کنارگذر کم

در این مطالعه، بخش تراکم یک موتور توربوفن با نسبت کنارگذر کم طراحی و بهینه شده است. این موتور از یک فن محوری سه مرحله ای و یک کمپرسور محوری ده مرحله ای برای تراکم بهره می برد. در این مطالعه، ابتدا با یک نرم افزار تجاری و بر اساس نتایج تحلیل چرخه موتور، طراحی مقدماتی قسمت تراکم موتور به انجام رسیده، سپس عملکرد طرح، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مدل سازی شده است. این چنین، عملکرد طرح ارائه شده توسط نرم افزار ارزیابی شده و درصد انحراف آن از مطلوب تحلیل سیکل محاسبه شده است. به کمک تحقیقات قبلی، سپس طرح اولیه بهینه گشته تا با کاهش انحرافات عملکردی، دبی و نسبت فشار مورد نظر به دست آید. نتایج نشان می دهد که نرم افزار تجاری قادر به تولید طرح هایی در حاشیه ۲۰ تا ۳۰ درصدی نقطه طراحی مورد نظر است. همچنین می توان خطای طراحی را از طریق بهینه سازی به کمتر از ۲۰ درصد کاهش داد. در طول بهینه سازی، دبی جرمی فن از ۷۴ به ۸۶ کیلوگرم بر ثانیه افزایش یافت، در حالی که دبی کمپرسور از ۵۷ به ۵۹ کیلوگرم بر ثانیه افزایش داشته است. نسبت فشار فن نیز از ۴۶/۲ به ۵۴/۲ و نسبت فشار کمپرسور از ۲۴/۵ به ۳۴/۶ افزایش یافته است. این مطالعه با بهینه سازی بر اساس یافته های قبلی، توانست راندمان فن را ۷/۰ درصد و راندمان کمپرسور را ۵/۱ درصد افزایش دهد. کاهش قدرت امواج ضربه ای در محفظه فن و کمپرسور موجب چنین افزایشی شده است.

کلیدواژه ها:

کمپرسور محوری ، فن محوری ، موتور توربوفن ، بهینهسازی آیرودینامیکی