بهینه سازی سه بعدی آیروترمودینامیکی پره استاتور توربین گاز جریان-محوری در یک بستر محاسباتی متن باز

توربین های گازی از اصلی ترین تجهیزات تولید توان در صنایع گوناگون هستند. به جهت بهبود عملکرد این تجهیز، یکی از راه ها بهینه سازی عملکرد آیرودینامیکی پره های ثابت و متحرک است. در مقاله حاضر یک بستر محاسباتی جهت بهینه سازی خودکار آیروترمودینامیکی سه بعدی پره استاتور توربین گاز با استفاده از نرم افزارهای متن باز ارائه می شود. این بستر برای بهینه سازی آیروترمودینامیکی هرنوع پره سه بعدی قابل استفاده است و شامل مدل سازی پارامتری هندسه سه بعدی، تولید شبکه محاسباتی، حل جریان با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و اعمال الگوریتم بهینه سازی است. برای مدل سازی سه بعدی پره، از مدل سازی دوبعدی با استفاده از منحنی بزیر و تشکیل مدل سه بعدی با خط انباشتگی از نوع اسپلاین استفاده شده است. شبیه سازی جریان سیال با حل جریان تراکم پذیر و لزج حول پره بر شبکه چند بلوکی باسازمان با پردازش موازی انجام شده است و الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی به کار رفته است. بهینه سازی با چهل و پنج متغیر که تغییر ضخامت در پنج مقطع در ارتفاع پره و تغییر در پارامترهای سه بعدی پره یعنی خمیدگی، کشیدگی و پیچش را ممکن می سازند، انجام شده است. در نتیجه بهینه سازی پره با تابع هدف فشار کل خروجی، ۵% کاهش ضریب افت فشارکل حاصل شده است. استفاده از نرم افزارهای متن باز در بستر بهینه سازی، حداکثر امکان خصوصی سازی و انجام تنظیمات را برای کاربر فراهم می آورد. نتایج نشان می دهد بستر محاسباتی ارائه شده می تواند به خوبی برای بهینه سازی آیروترمودینامیکی توربوماشین ها به کار گرفته شود.

کلیدواژه ها:

Aerothermodynamic Optimization ، Computational Fluid Dynamics ، Geometry Modeling ، Gas Turbine ، Open-Source Software ، بهینه سازی آیروترمودینامیکی ، دینامیک سیالات محاسباتی ، مدل سازی هندسی ، توربین گازی ، نرم افزار متن باز