طراحی چندموضوعی روتور توربین شعاعی
Abstract
معمولاً توربین ها در دما و سرعت های بالا کار می کنند لذا در فرایند طراحی آنها باید ملاحظات آیرودینامیکی و سازه ای در نظر گرفته شود. از طرفی کاهش اندازه و وزن یک توربین شعاعی نیز پارامتر مهمی است که باید به آن توجه شود. در این پژوهش به بهینه سازی چندموضوعی روتور یک توربین جریان شعاعی با استفاده از جعبه ابزار بهینه سازی نرم افزار انسیس پرداخته شده است. بدین منظور ابتدا طراحی یک بعدی روتور توربین مورد نظر با استفاده از نرم افزار vista rtd انجام شده است. مقایسه ی نتایج طراحی یک بعدی با طراحی اصلی حاکی از آن بود که تطابق خوبی میان آنها وجود دارد. سپس به شبیه سازی عددی و تحلیل تنش و بدست آوردن وزن روتور طراحی شده پرداخته شده است. در مرحله ی بعد به بهینه سازی چندموضوعی روتور پرداخته شده است. این کار به کمک جعبه ابزار بهینه سازی نرم افزار انسیس انجام گرفته است. هدف از این بهینه سازی، افزایش بازدهی و کاهش اندازه و وزن روتور است. بدین منظور بازدهی و قطر ورودی روتور به عنوان توابع هدف، نسبت سرعت، زاویه ی نسبی جریان در ورودی روتور، زاویه ی مطلق جریان در خروجی و نسبت شعاع نوک خروجی به شعاع ورودی روتور به عنوان متغیرهای طراحی و زاویه ی مطلق جریان در ورودی روتور و پهنای ورودی روتور به عنوان قید در نظر گرفته شده و محدوده ی مناسب هر یک نیز مشخص شده است. همچنین از الگوریتم ژنتیک نیز به عنوان روش بهینه سازی استفاده شده است. در نهایت با مقایسه ی روتور بهینه سازی شده با روتور اصلی مشخص شد که بازدهی روتور حدود 1/34 درصد افزایش و وزن روتور نیز حدود 13 درصد کاهش یافته است.