شماره ركورد
33701
پديد آورنده
دانيال نوري
عنوان
توسعه يك موتور ميكروجت شامل طراحي مفهومي، ساخت نمونه اوليه و تحليل رفتار گذراي عملكرد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك- تبديل انرژي ـ علوم حرارتي
سال تحصيل
1397
تاريخ دفاع
1403/12/22
استاد راهنما
سيد مصطفي حسينعلي پور
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
امروزه موتورهاي ميكروجت بهدليل ابعاد كوچك، وزن پايين و توان توليدي بالا، بهعنوان يكي از فناوريهاي پيشرفته در حوزه هاي هوايي، نظامي و صنعتي شناخته ميشوند. اين موتورها به واسطه نسبت توان به وزن بالا، ساختار ساده تر نسبت به موتورهاي بزرگتر، و امكان استفاده در سامانه هاي پروازي كوچك، جايگاه ويژهاي در صنايع نوين يافته اند. موتورهاي ميكروجت معمولاً داراي كمپرسور گريز از مركز، توربين تك مرحله اي محوري و محفظه احتراق حلقوي يك تكه هستند. اينگونه موتورها در پهبادها، جت پك ها، سيستمهاي توليد همزمان برق و گرما و ساير تجهيزات سبك و قابل حمل كاربرد فراواني دارند. در اين پژوهش، ابتدا با استفاده از روابط آيروديناميكي و ترموديناميكي، الگوريتمي براي طراحي مفهومي يك موتور ميكروجت آزمايشگاهي با هدف دستيابي به تراست استاتيكي مشخص تدوين شد. در اين الگوريتم، با در نظر گرفتن محدوديتهاي ساخت، دماي قابل تحمل آلياژها و حداكثر سرعت مجاز در نازل خروجي، پارامترهاي طراحي اجزاي اصلي موتور به صورت مرحله به مرحله تعيين شد. پس از تكميل مراحل طراحي، نمونه اوليه موتور ساخته شد و فرآيند توليد شامل انتخاب آلياژهاي مقاوم، ماشينكاري قطعات، مونتاژ نهايي و راهاندازي اوليه مستند گرديد. در ادامه، با هدف بررسي رفتار ديناميكي سيستم، معادلات مدار باز موتور استخراج و با استفاده از مفروضات فيزيكي و تجربي، مدل رياضي غيرخطي موتور توسعه يافت. اين مدل در محيط MATLAB پياده سازي شده و سناريوهاي مختلف كنترلي مانند سوخت دهي ثابت، افزايش پله اي، كاهش ناگهاني و افزايش خطي سوخت بررسي شد. نتايج شبيه سازي شامل پاسخ دور موتور، دماي گاز خروجي و نيروي تراست با داده هاي تجربي حاصل از تست موتور مقايسه گرديد. همچنين با استفاده از دادههاي به دست آمده، قابليت اطمينان عملكرد موتور در مواجهه با تغييرات ناگهاني سوخت و پايداري حالتهاي گذرا مورد ارزيابي قرار گرفت. تحليل نهايي نشان داد كه مدل رياضي ارائه شده تطابق مناسبي با رفتار واقعي موتور دارد و ميتوان از آن در توسعه سامانه هاي كنترلي دقيق و بومي بهره برد. يافته هاي اين تحقيق نشان ميدهد كه با اتكا به دانش داخلي ميتوان به طراحي و ساخت موتورهاي ميكروجت كارا با هزينهي قابل قبول دست يافت و مسير بومي سازي اين فناوري استراتژيك را هموار ساخت.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/08
عنوان به انگليسي
Development of a Microjet Engine Including Conceptual Design, Prototype Fabrication, and Transient Performance Analysis
تاريخ بهره برداري
3/13/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
دانيال نوري
چكيده به لاتين
Today, microjet engines are recognized as one of the advanced technologies in the aerospace, military, and industrial fields due to their small size, low weight, and high power output. These engines have gained a special place in modern industries because of their high power-to-weight ratio, simpler structure compared to larger engines, and their applicability in small flight systems. Microjet engines typically feature a centrifugal compressor, a single-stage axial turbine, and a one-piece annular combustion chamber. Such engines are widely used in drones, jet packs, combined heat and power generation systems, and other lightweight and portable equipment. In this research, initially, using aerodynamic and thermodynamic relations, an algorithm was developed for the conceptual design of a laboratory microjet engine with the goal of achieving a specified static thrust. In this algorithm, considering manufacturing constraints, alloy temperature tolerances, and maximum allowable velocity in the exhaust nozzle, the design parameters of the main engine components were determined step-by-step. After completing the design stages, a prototype engine was manufactured, and the production process including selection of durable alloys, machining of parts, final assembly, and initial startup was documented. Next, to investigate the dynamic behavior of the system, the engine’s open-loop equations were derived, and using physical and empirical assumptions, a nonlinear mathematical model of the engine was developed. This model was implemented in the MATLAB environment, and various control scenarios such as constant fueling, step increase, sudden decrease, and linear increase of fuel were examined. The simulation results, including engine speed response, exhaust gas temperature, and thrust force, were compared with experimental data obtained from engine testing. Additionally, using the acquired data, the reliability of engine performance under sudden fuel changes and the stability of transient states were evaluated. The final analysis showed that the presented mathematical model corresponds well with the actual engine behavior and can be utilized in the development of precise and indigenous control systems. The findings of this study demonstrate that relying on domestic knowledge can lead to the design and manufacture of efficient microjet engines with acceptable costs, paving the way for the localization of this strategic technology.
كليدواژه هاي فارسي
موتور ميكروجت , الگوريتم طراحي , ساخت وتوليد
كليدواژه هاي لاتين
Microjet engine , design algorithm , manufacturing and production
Author
Danial nori
SuperVisor
Dr seyed mostafa Hoseinalipor