Performance Optimization of a Supercritical Carbon Dioxide Centrifugal Compressor with Nonuniform tip Clearance Based on the NSGA-III Optimization Algorithm

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 29

فایل این مقاله در 13 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-19-5_020

تاریخ نمایه سازی: 1 تیر 1405

چکیده مقاله:

This work focused on the influence of nonuniform tip clearance on the performance characteristics of supercritical CO₂(SCO۲) compressors. A parametric model of the nonuniform clearance at the impeller blade tip was constructed using Bézier curves. This study examined the impact of the nonuniform blade-tip clearance on the compressor’s aerodynamic performance. An automated closed-loop multi-objective optimization process based on TUI control was implemented using the nondominated sorting genetic algorithm III (NSGA-III). The geometric parameters of the nonuniform clearance corresponding to optimal performance were obtained. The performance and flow-field characteristics of the model under both optimal and baseline conditions were then compared and analyzed. The results show that the performance of the supercritical CO₂ compressor with nonuniform blade tip clearance was significantly improved. Under the design conditions, the efficiency increased by ۳.۰۸%, the pressure ratio increased by ۱.۵۵%, and the turbulent kinetic energy on the impeller’s S۱ flow surface decreased by ۲۹.۳%. High-entropy production areas in the impeller and diffuser channels were significantly reduced, with entropy production rates decreasing by ۳۷.۱% and ۵۳.۴%, respectively. Unsteady flow-field analysis results show that pressure pulsations at the diffuser outlet decreased by ۱۸.۴%. Compared with traditional optimization methods, the approach proposed here greatly improves computational efficiency and has important implications for the aerodynamic performance optimization of supercritical CO₂ compressors.

کلیدواژه ها:

Closed-loop process ، Nonuniform blade tip clearance ، Nondominated sorting genetic algorithm III (NSGA-III) ، Multi-objective optimization ، SCO۲ compressor

نویسندگان

Z. Shen

Key Laboratory of Advanced Pumps, Valves and Fluid Control System, Ministry of Education, Lanzhou ۷۳۰۰۵۰, China

L. Liu

College of Energy and Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou ۷۳۰۰۵۰, China

W. Lin

Zhejiang King-Mazon Machinery CO., Ltd., Lishui, Zhejiang ۳۲۱۴۰۰, China

J. Wu

Key Laboratory of Advanced Pumps, Valves and Fluid Control System, Ministry of Education, Lanzhou ۷۳۰۰۵۰, China

S. Miao

Key Laboratory of Advanced Pumps, Valves and Fluid Control System, Ministry of Education, Lanzhou ۷۳۰۰۵۰, China

X. Du

Key Laboratory of Power Station Energy Transfer Conversion and System of Ministry of Education, School of Energy Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, ۱۰۲۲۰۶ Beijing, China

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Andreoli, V., Paniagua, G., & Bloxham, M. (۲۰۲۱). Towards desensitization ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.enconman.۲۰۲۱.۱۱۴۵۷۵Behera, J., & Mishra, A. K. (۲۰۲۰). Renewable and non-renewable ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۰۳۶۸-۰۱۹-۰۰۴۴۶-۱Bunker, R. S. (۲۰۰۶). Axial turbine blade tips: function, design, ...
  • https://doi.org/۱۰.۲۵۱۴/۱.۱۱۸۱۸Cui, W., Liu, Y., Zhang, L., Chen, X., & Wang, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ijheatfluidflow.۲۰۲۴.۱۰۹۷۴۲Denton, J. D. (۱۹۹۳) Loss mechanisms in turbomachines (Vol. ۷۸۸۹۷, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۱۵/۱.۳۱۴۵۱۰۳Fakhari, S. M., Hassen, M. B., & Mrad, H. (۲۰۲۳). ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.rineng.۲۰۲۳.۱۰۱۰۶۱Gil, L., Otin, S. F., Embid, J. M., Gallardo, M. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.supflu.۲۰۰۷.۱۱.۰۰۳Hiroaki, T., Niichi, N., Masaru, H., & Ayao, T. (۱۹۷۱). ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/۰۰۱۷-۹۳۱۰(۷۱)۹۰۱۰۴-۹Hou, Y., Wu, N., Li, Z., Zhang, Y., Qu, T., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.swevo.۲۰۲۰.۱۰۰۷۱۴Li, M. J., Zhu, H. H., Guo, J. Q., Wang, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.energy.۲۰۲۳.۱۲۸۷۳۳Ma, H., Zhang, J., & Zhang, J. (۲۰۱۰). Experimental study ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۱۶۳۰-۰۱۰-۰۰۰۷-۷Mee, P. (۲۰۲۰). Ministry of Ecology and Environment of the ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/۹۷۸-۹۸۱-۱۶-۹۰۶۱-۷Span, R., & Wagner, W. (۱۹۹۶). A new equation of ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۶۳/۱.۵۵۵۹۹۱Tong, Z., Yang, X., Shang, P., Ma, J., Zhang, Y., ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/machines۱۰۰۵۰۳۵۹Wang, L., Mao, X., Gao, L., Guo, Y., & Yu, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ast.۲۰۲۳.۱۰۸۳۷۴Wang, X., Tian, Z., Malik, A., Fan, Y., Zhang, H., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.nucengdes.۲۰۲۴.۱۱۳۶۸۳Wright, S. A., Radel, R. F., Vernon, M. E., Pickard, ...
  • https://doi.org/۱۰.۲۱۷۲/۹۸۴۱۲۹Xu, C., Huang, M., Li, Z., & Li, J. (۲۰۲۴). ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ijthermalsci.۲۰۲۴.۱۰۹۳۳۸Zhang, D., Wang, L., Cui, T., Mao, J., Lv, C., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ijthermalsci.۲۰۲۴.۱۰۹۶۴۴Zhang, L., Jian, X., & Ma, Y. (۲۰۲۴). Analysis of ...
  • نمایش کامل مراجع