12367

12367

مدل سازي و بهينه سازي لوله مكش مربوط به توربينهاي آبي كوچك

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي

آبان ماه 1392

آبان ماه 1392

پروفسور محمد حسن شجاعي فرد

چكيده توربين اگنيو يك ميكرو توربين جريان محوري با پره هاي قابل تنظيم مي باشد كه محور آن با افق زاويه 45 درجه مي سازد و لوله مكش آن به شكل مخروط ناقص بوده و دهانه بزرگتر آن در راستاي افق بريده شده است.در اين پايان نامه به مدل سازي، بهينه سازي، ساخت وتست لوله مكش توربين اگنيو پرداخته مي شود. پارامترهاي در نظر گرفته شده براي بهينه سازي لوله مكش، زاويه و ارتفاع مي باشد و هدف از بهينه سازي پيدا كردن متغيرهايي مي باشد كه ضريب بازيافت فشار را ماكزيمم و ضريب افت انرژي را مينيمم كند. با در نظر گرفتن محدوديت هاي فيزيكي، فضاي كلي متغيرهاي طراحي مشخص شده و انتخاب طرح هاي مختلف به كمك روشface centered در دامنه متغيرها انجام شده است. هندسه بدست آمده به روش عددي مدلسازي شده و از نتايح آن، و با استفاده از شبكه عصبي مدل جايگزين بدست آمده است. براي اين منظور، از مقادير آزمايشگاهي براي تعيين مقادير دبي جريان عبوري از توربين و چرخش جريان در ورودي قيف به عنوان شرايط مرزي مدلسازي عددي استفاده شده است. نتايج مدل سازي نشان مي دهد كه اضافه شدن ميزان چرخش جريان ورودي تاثير نامطلوبي بر عملكرد لوله مكش دارد. با بدست آمدن نتايج شبيه سازي عددي، مقادير تابع هدف از آنها تعيين شده و براي هر كدام، يك شبكه عصبي به عنوان مدل بدل توليد و راستي آزمايي مي شود. شبكه عصبي مورد استفاده در اين پروژه از نوع Feed Forward مي باشد. همچنينبراي بهينه سازي از الگوريتم NSGA-2استفاده شده و به كمك آن جبهه پارتو براي شرايط مرزي مختلف تعيين شده است. بعد از انجام بهينه سازي به تاثير متغيرهاي زاويه، ارتفاع، دبي جريان و شرايط مرزي ورودي نسبت به توابع هدف پرداخته شده است و نهايتا يك مدل بهينه انتخاب و ساخته شده است كه داراي زاويه كمتر و ارتفاع بيشتر نسبت به مدل اصلي مي باشد. مدل ساخته شده بر روي ميكرو توربين اگنيو موجود در آزمايشگاه توربين آبي سازمان علمي و پژوهشي ايران نصب شده و عملكرد آن مورد آزمايش قرار گرفته است. نتايج آزمايش نشان مي دهد كه علاوه بر بهبود مشخصه هاي مربوط به لوله مكش، توان خروجي و راندمان توربين براي تمام دورها بهبود پيدا كرده است. واژه‌هاي كليدي:توربين اگنيو، لوله مكش، بهينه سازي، شبكه عصبي، الگوريتم ژنتيك